JP2007520233A - Compositions and methods for culturing neural stem cells using bone marrow stromal cells - Google Patents

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    • C12N2502/1358Bone marrow mesenchymal stem cells (BM-MSC)

Abstract

本発明は神経幹細胞の増殖を促進させるための方法と組成物を含む。また、神経幹細胞(NSC)でMHC分子の発現を調節するための方法も本発明に含まれる。  The present invention includes methods and compositions for promoting proliferation of neural stem cells. A method for regulating the expression of MHC molecules in neural stem cells (NSC) is also included in the present invention.

Description

骨髄は少なくとも2つのタイプの幹細胞、すなわち造血幹細胞、並びに間葉幹細胞、骨髄系幹細胞(MSC)又は骨髄ストローマ細胞(BMSC)と様々に呼ばれる非造血組織の幹細胞を含む。本明細書では、これらの用語は同意語として用いる。MSCは骨髄の少量の吸引で容易に分離され、単一細胞由来のコロニーを容易に形成するので、興味深いものである。単一細胞由来のコロニーは、約10週間で50回もの倍加を経て増殖することができ、そして、骨芽細胞、含脂肪細胞、軟骨細胞(非特許文献1;非特許文献2;非特許文献3;非特許文献4)、筋細胞(非特許文献5)、星状細胞、乏突起神経膠芽細胞(オリゴデンドロサイト)、及びニューロン(非特許文献6;非特許文献7;非特許文献8;非特許文献9)に分化することができる。   The bone marrow includes at least two types of stem cells, namely hematopoietic stem cells, as well as non-hematopoietic tissue stem cells, variously called mesenchymal stem cells, myeloid stem cells (MSC) or bone marrow stromal cells (BMSC). In this specification, these terms are used synonymously. MSCs are interesting because they are easily separated with a small amount of aspiration of the bone marrow and easily form colonies derived from single cells. A single cell-derived colony can grow after 50 doublings in about 10 weeks, and osteoblasts, adipocytes, chondrocytes (Non-patent Document 1; Non-patent Document 2; Non-patent Document) 3; Non-patent document 4), myocytes (non-patent document 5), astrocytes, oligodendrocytes (oligodendrocytes), and neurons (non-patent document 6; non-patent document 7; non-patent document 8) Can be differentiated into non-patent document 9).

更に又、MSCは三胚葉すべての細胞を発生させる(非特許文献7;非特許文献10;非特許文献11;非特許文献12;非特許文献13)。純粋なMSCの細胞群のみならず、骨髄由来の非分割細胞が肺の上皮細胞を含む上皮細胞タイプを発生させることを、生体内実験の証拠は示しており(非特許文献14;非特許文献15)、また、組織損傷によってMSCの移植が促進されることを、最近のいくつかの研究が示した(非特許文献16;非特許文献17)。これらの理由により、現在、多くのヒトの病気の細胞治療及び遺伝子治療にMSCが利用できる可能性が検討されている(非特許文献18;非特許文献19)。   Furthermore, MSC generates cells of all three germ layers (Non-patent document 7; Non-patent document 10; Non-patent document 11; Non-patent document 12; Non-patent document 13). In vivo experiments have shown that not only pure MSC cells but also bone marrow-derived non-dividing cells generate epithelial cell types including lung epithelial cells (Non-Patent Document 14; Non-Patent Documents) 15) In addition, several recent studies have shown that transplantation of MSC is promoted by tissue damage (Non-Patent Document 16; Non-Patent Document 17). For these reasons, the possibility that MSC can be used for cell therapy and gene therapy for many human diseases is currently being investigated (Non-patent Document 18; Non-patent Document 19).

MSCは多能性幹細胞の代替源となるものである。生理条件下においては、それらは様々な細胞接着分子と共に骨髄の構造を維持し、サイトカインから成る分泌物と共に血液新生を調節する(非特許文献20)。骨髄から成長したMSCは、その組織培養プラスチックへの選択的付着によって効率的に増殖させることができ(非特許文献6;非特許文献21)、また遺伝子操作も可能である(非特許文献22)。   MSC is an alternative source of pluripotent stem cells. Under physiological conditions, they maintain the structure of the bone marrow with various cell adhesion molecules and regulate hematopoiesis with secretions consisting of cytokines (20). MSCs grown from bone marrow can be efficiently propagated by selective attachment to tissue culture plastic (Non-patent document 6; Non-patent document 21), and can be genetically manipulated (non-patent document 22). .

また、MSCは骨(非特許文献23)、軟骨(非特許文献24)、脂肪(非特許文献23)、及び筋肉(非特許文献5)を含む多様な中胚葉組織に分化することができることから、間葉系幹細胞とも呼ばれる。さらに、神経マーカーを発現する神経様細胞へと分化することが報告され(非特許文献9;非特許文献25;非特許文献26)、そのことから、MSCは胚葉の拘束性を克服する可能性が示唆されている。   In addition, MSC can differentiate into various mesodermal tissues including bone (Non-patent Document 23), cartilage (Non-patent Document 24), fat (Non-patent Document 23), and muscle (Non-patent Document 5). Also called mesenchymal stem cells. Furthermore, it has been reported that the cells differentiate into nerve-like cells expressing a neuronal marker (Non-patent Document 9; Non-patent Document 25; Non-patent Document 26), and therefore MSC may overcome the restriction of germ layers. Has been suggested.

幹細胞は、所定の組織、所定の時間において広範囲な発生能を有し、自己再生する多分化能前駆細胞である(非特許文献27)。神経系の発生を理解する重要性の理由のみならず、神経変性疾患治療における治療の可能性の理由からも、最近、神経系の幹細胞の研究からの多くの関心が起こっている。   Stem cells are pluripotent progenitor cells that have a wide range of developmental potential in a predetermined tissue and a predetermined time, and self-regenerate (Non-patent Document 27). Much interest has recently emerged from studies of stem cells of the nervous system, not only because of the importance of understanding the development of the nervous system, but also because of its therapeutic potential in the treatment of neurodegenerative diseases.

胚性幹細胞、及び他の幹細胞株を単離し、維持するための現行の方法は、支持細胞層としてネズミ胎児線維芽細胞(MEF)を用いることに依存している。胚性幹細胞のクローンの頻度は、培養液中で血清代替品を用いると数倍に増加することが報告されている(非特許文献28)。クローン胚性幹細胞の未分化状態を維持した増殖には、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)の存在が不可欠である。ヒト胚性幹細胞の単離、培養、及び増殖のための現行の方法は、そのネズミ胎児線維芽細胞支持細胞層への依存のために制限されている。また、依然として支持細胞不存在下では、幹細胞が未分化状態で無期限に維持され得るということが実証されていない。   Current methods for isolating and maintaining embryonic stem cells, and other stem cell lines, rely on the use of murine fetal fibroblasts (MEF) as a feeder cell layer. It has been reported that the frequency of embryonic stem cell clones increases several times when a serum substitute is used in the culture medium (Non-patent Document 28). The presence of basic fibroblast growth factor (bFGF) is essential for the growth of cloned embryonic stem cells in an undifferentiated state. Current methods for isolation, culture, and expansion of human embryonic stem cells are limited due to their dependence on the murine fetal fibroblast feeder cell layer. Also, it has not been demonstrated that stem cells can be maintained indefinitely indefinitely in the absence of feeder cells.

ヒト胎児の脳幹細胞の増殖速度を改良するために、多くの異なるグループによっていくつかの違なる方法および増殖因子(GF)が、過去十年間、用いられてきた。bFGFと上皮増殖因子(EGF)がヒト胎児神経幹細胞(hNSC)の増殖と維持に必要であることが示された。通常、これらヒトNSC培養は遊離の浮遊細胞塊(ニューロスフェア)として増殖させるが、ニューロスフェアはbFGF及びEGFのみでは無期限には増殖できない。白血病抑制因子(LIF)がFGF及びEGF反応性NSCの増殖速度を上げ、寿命を長引かすことが示された(カーペンター他、1999及びライト他、2003)。増殖速度を制御することに加えて、LIFはNSCの主要組織適合性複合体(MHC)分子を含むいくつかの遺伝子をダイナミックに制御している(ライト他、2003)。   Several different methods and growth factors (GF) have been used over the last decade by many different groups to improve the growth rate of human fetal brain stem cells. bFGF and epidermal growth factor (EGF) have been shown to be necessary for the growth and maintenance of human embryonic neural stem cells (hNSC). Usually, these human NSC cultures are grown as free floating cell clusters (neurospheres), but neurospheres cannot be grown indefinitely with bFGF and EGF alone. Leukemia inhibitory factor (LIF) has been shown to increase the growth rate of FGF and EGF-reactive NSCs and prolong lifespan (Carpenter et al., 1999 and Wright et al., 2003). In addition to controlling the growth rate, LIF dynamically controls several genes, including NSC's major histocompatibility complex (MHC) molecules (Wright et al., 2003).

ヒト胎児脳幹細胞は、損傷組織再生のための幹細胞移植の魅力的な候補として考えられている。胚、又は胎児ドナー由来の幹細胞は同種異系移植を必要とする。遺伝的に異なる個体間の細胞移植は、宿主による移植片拒絶のリスクを常に伴っている。大半の細胞は、主要組織適合性複合体、MHCクラスI分子の生成物を発現している。さらに、多くの細胞タイプは、炎症性サイトカインに曝されたときに、MHCクラスII分子の発現へ誘導されやすい。同種異系移植片拒絶反応は、主としてCD4とCD8サブクラス両方のT細胞によって媒介される(非特許文献29)。アロ反応性のCD4T細胞は、アロ抗原に対する細胞溶解性のCD8反応を増悪させるサイトカインを産生する。これらのサブクラスの中で、抗原刺激の後に競合亜集団細胞が発生し、これはそれらが産生するサイトカインによって特徴付けられる。IL-2およびIFN-γを産生するTh1細胞は、主に同種異系移植片拒絶に関与している(非特許文献30)。IL-4およびIL-10を産生するTh2細胞は、IL-10を介してTh1反応をダウンレギュレートすることができる(非特許文献31)。実際、望ましくないTh1反応を回避しTh2経路へ向かわせるために多くの労力が費やされている。患者の移植片に対する望ましくないアロ反応性T細胞の反応は、一般的にはプレドニゾン、アザチオプリン、シクロスポリンAのような免疫抑制剤で治療される。残念ながら、これらの薬剤は一般的に、患者の命のために投与される必要があるが、全身性の免疫抑制を含む多くの危険な副作用を有している。   Human fetal brain stem cells are considered as an attractive candidate for stem cell transplantation for regeneration of damaged tissue. Stem cells from embryos or fetal donors require allogeneic transplantation. Cell transplantation between genetically different individuals always carries the risk of graft rejection by the host. Most cells express the major histocompatibility complex, the product of MHC class I molecules. Furthermore, many cell types are susceptible to the expression of MHC class II molecules when exposed to inflammatory cytokines. Allograft rejection is mediated primarily by both CD4 and CD8 subclass T cells (Non-patent Document 29). Alloreactive CD4 T cells produce cytokines that exacerbate the cytolytic CD8 response to alloantigens. Within these subclasses, competitive subpopulation cells develop after antigen stimulation, which is characterized by the cytokines they produce. Th1 cells producing IL-2 and IFN-γ are mainly involved in allograft rejection (Non-patent Document 30). Th2 cells producing IL-4 and IL-10 can down-regulate the Th1 response via IL-10 (Non-patent Document 31). In fact, much effort has been expended to avoid the unwanted Th1 response and move to the Th2 pathway. Undesirable alloreactive T cell responses to patient grafts are generally treated with immunosuppressive agents such as prednisone, azathioprine, cyclosporin A. Unfortunately, these drugs generally need to be administered for the patient's life, but have many dangerous side effects, including systemic immunosuppression.

神経幹細胞は、低いか、ごく僅かなレベルしかMHCクラスI、及び/又はクラスII抗原を発現しない(非特許文献32)が、通常これらの細胞は、免疫抑制剤を使わなければ同種異系のレシピエントへの移植後に拒絶される。おそらく、IFNファミリーである炎症性サイトカインに曝露された後にMHC分子が細胞膜上でアップレギュレートされ、その後拒絶が開始される。
A.J.フライデンシュタイン他、1970 Cell Tissue Kinet. 3: 393-403 H.カストロ-マラスピーナ他、1980 Blood 56: 289-301 N.N.ベレスフォード他、1992 J. Cell Sci. 102:341-351 D.J.プロコップ1997 Science 276: 71-74 S.Wakitani他、1995 Muscle Nerve 18: 1417-1426 S.A.アジジ他、1998 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 3908-3913 G.C.コーペン他、1999 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 10711-10716 M.チョップ他、2000 NeuroreportII, 3001-3005 D.ウッドベリー他、2000 Neuroscience Res. 61: 364-370 ライチティー,K.W他、2000 Nature Med. 6: 1282-1286 コットン,D.N他、2001 Development 128: 5181-5188 トーマ,C他、2002 Circulation 105: 93-98 ヤン,Y他、2002 Nature 418:41-49 クラウジー他、2001 Cell 105: 369-377 ピーターセン他、1999 Science 284: 1168-1170 フェラーリ,G他、1998 Science 279: 1528-1530 Okamoto,R他、2002 Nature Med. 8: 1101-1017 ホロウィッツ他、1999 Nat. Med. 5: 309-313 キャプラン他、2000 Clin. Orthoped. 379: 567-570 クラーク,B.R.及びキーティング,A.1995 Ann NY Acad Sci 770: 70- 78 コルター , D. C他、2000 Proc Natl Acad Sci USA 97: 3213-218 シュワーツ、E.J他、1999 Hum Gene Ther 10: 2539-2549 ベレスフォード, J. N他、1992 J Cell Sci 102: 341-351 レノン, D. P他、1995 Exp Cell Res 219: 211-222 サンチェス−ラモス, J他、2000 Exp Neurol 164:247-256 デン,W他、2001 Biochem Biophys Res Commun 282:148-152 モリソン他、1997 Cell 88: 287-298 アミット他、2000 Dev Biol 227:271-278 ローゼンバーグ他、1992 Annu. Rev. Immunol. 10: 333 モスマン他、1989 Annu. Rev. Immunol. 7: 145 フィオレンティーノ他、1989 J. Exp. Med. 170:2081 マクラーレン他、2001 J. Neuroimmunol. 112:35
Neural stem cells express low or negligible levels of MHC class I and / or class II antigens (Non-Patent Document 32), but usually these cells are allogeneic unless an immunosuppressant is used. Rejected after transplant to recipient. Presumably, MHC molecules are upregulated on the cell membrane after exposure to inflammatory cytokines of the IFN family, after which rejection is initiated.
AJ Freidenstein et al., 1970 Cell Tissue Kinet. 3: 393-403 H. Castro-Malaspina, 1980 Blood 56: 289-301 NN Beresford et al., 1992 J. Cell Sci. 102: 341-351 DJ PROCUP 1997 Science 276: 71-74 S. Wakitani et al., 1995 Muscle Nerve 18: 1417-1426 SA Ajiji et al., 1998 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 3908-3913 GC Copen et al., 1999 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 10711-10716 M. Chop et al., 2000 NeuroreportII, 3001-3005 D. Woodbury et al., 2000 Neuroscience Res. 61: 364-370 Litchi, KW et al., 2000 Nature Med. 6: 1282-1286 Cotton, DN, etc., 2001 Development 128: 5181-5188 Toma, C et al., 2002 Circulation 105: 93-98 Yang, Y et al., 2002 Nature 418: 41-49 Cloudy et al., 2001 Cell 105: 369-377 Petersen et al., 1999 Science 284: 1168-1170 Ferrari, G et al., 1998 Science 279: 1528-1530 Okamoto, R et al., 2002 Nature Med. 8: 1101-1017 Horowitz et al., 1999 Nat. Med. 5: 309-313 Caplan et al., 2000 Clin. Orthoped. 379: 567-570 Clark, BR and Keating, A. 1995 Ann NY Acad Sci 770: 70-78 Coulter, D. C et al., 2000 Proc Natl Acad Sci USA 97: 3213-218 Schwartz, EJ et al., 1999 Hum Gene Ther 10: 2539-2549 Beresford, J. N et al., 1992 J Cell Sci 102: 341-351 Lennon, D.P et al., 1995 Exp Cell Res 219: 211-222 Sanchez-Ramos, J et al., 2000 Exp Neurol 164: 247-256 Den, W et al., 2001 Biochem Biophys Res Commun 282: 148-152 Morrison et al., 1997 Cell 88: 287-298 Amit et al., 2000 Dev Biol 227: 271-278 Rosenberg et al., 1992 Annu. Rev. Immunol. 10: 333 Mossman et al., 1989 Annu. Rev. Immunol. 7: 145 Fiorentino et al., 1989 J. Exp. Med. 170: 2081 McLaren et al., 2001 J. Neuroimmunol. 112: 35

従って、治療のためのNSCの増殖を最大にする培養条件の標準化、及びNSCの多分化能が非常に必要となる。さらに現在では、NSCの移植の成功は、NSCの宿主拒絶を防ぐための、免疫効果細胞により仲介されるNSCに対する望ましくない免疫反応の阻止、及び/又は低減によると考えられている。即ち、遺伝的に異なる個体間でのNSCの移植に付随する望ましくない免疫反応を抑制、又は阻止する方法が、長い間求められている。本発明はこの要求を満たすものである。   Therefore, standardization of culture conditions that maximize NSC growth for therapy and NSC pluripotency are highly needed. Furthermore, it is now believed that the success of NSC transplantation is due to the prevention and / or reduction of undesirable immune responses to NSCs mediated by immune effectors to prevent NSC host rejection. That is, there has long been a need for a method of suppressing or preventing undesirable immune responses associated with NSC transplantation between genetically different individuals. The present invention satisfies this need.

本発明は、神経幹細胞(NSC)を培養するための組成物と方法を含む。また本発明は、そのような組成物と方法によって生産される細胞を含む。   The present invention includes compositions and methods for culturing neural stem cells (NSC). The invention also includes cells produced by such compositions and methods.

本発明は、単離された骨髄ストローマ細胞(BMSC)並びに神経幹細胞(NSC)増殖培地及び前記BMSCによって分泌された因子を含むケミカリー・ディファインド培地を含む組成物を包含する。   The present invention includes a composition comprising an isolated bone marrow stromal cell (BMSC) and a neural stem cell (NSC) growth medium and a chemically defined medium containing factors secreted by the BMSC.

一態様によれば、該培地は外因性の白血病抑制因子(LIF)を含まない。   According to one embodiment, the medium does not contain exogenous leukemia inhibitory factor (LIF).

別の態様によれば、BMSCによって分泌された因子は、増殖因子、栄養因子、及びサイトカインから成る群から選択される。   According to another embodiment, the factor secreted by BMSC is selected from the group consisting of growth factors, trophic factors, and cytokines.

さらに別の態様によれば、該因子はLIF、脳由来神経栄養因子(BDNF)、上皮増殖因子受容体(EGF)、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、FGF-6、グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)、顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)、肝細胞増殖因子(HGF)、IFN-γ、インスリン様増殖因子結合タンパク質(IGFBP-2)、IGFBP-6、IL-1ra、IL-6、IL-8、単球走化性タンパク質(MCP-1)、単核性食細胞コロニー刺激因子(M-CSF)、神経栄養因子(NT3)、組織性メタロプロテアーゼ阻害剤(TIMP-1)、TIMP-2、腫瘍壊死因子(TNF-β)、血管内皮増殖因子(VEGF)、VEGF-D、ウロキナーゼ・プラスミノーゲン活性化因子受容体(uPAR)、骨形成タンパク質4(BMP4)、IL1-a、IL-3、レプチン、幹細胞因子(SCF)、ストローマ細胞由来因子-1(SDF-1)、血小板由来増殖因子-BB(PDGFBB)、腫瘍細胞増殖因子ベータ(TGFβ-1)、及びTGFβ-3から成る群より選択される。   According to yet another embodiment, the factor is LIF, brain-derived neurotrophic factor (BDNF), epidermal growth factor receptor (EGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), FGF-6, glial cell-derived nerve Nutritional factor (GDNF), granulocyte colony stimulating factor (GCSF), hepatocyte growth factor (HGF), IFN-γ, insulin-like growth factor binding protein (IGFBP-2), IGFBP-6, IL-1ra, IL-6 , IL-8, monocyte chemotactic protein (MCP-1), mononuclear phagocyte colony stimulating factor (M-CSF), neurotrophic factor (NT3), tissue metalloprotease inhibitor (TIMP-1), TIMP-2, tumor necrosis factor (TNF-β), vascular endothelial growth factor (VEGF), VEGF-D, urokinase plasminogen activator receptor (uPAR), bone morphogenetic protein 4 (BMP4), IL1-a , IL-3, leptin, stem cell factor (SCF), stromal cell-derived factor-1 (SDF-1), platelet-derived growth factor-BB (PDGFBB), tumor cell growth factor beta (TGFβ-1), and TGFβ-3 Selected from the group consisting of Is done.

また本発明は、神経幹細胞(NSC)増殖培地を含むケミカリー・ディファインド培地において、BMSCをNSCと共培養することを包含する。   The present invention also includes co-culturing BMSCs with NSCs in a chemically defined medium containing neural stem cell (NSC) growth medium.

一態様によれば、該BMSCが該NSCと物理的に接触している接触依存性の方法でBMSCとNSCは培養される。   According to one embodiment, the BMSC and NSC are cultured in a contact-dependent manner in which the BMSC is in physical contact with the NSC.

別の態様によれば、該BMSCが該NSCと物理的に接触していない接触非依存性の方法でBMSCとNSCは培養される。   According to another embodiment, the BMSC and NSC are cultured in a contact-independent manner where the BMSC is not in physical contact with the NSC.

更なる態様によれば、NSCはヒトの中枢神経系由来である。   According to a further embodiment, the NSC is derived from the human central nervous system.

更に別の態様によれば、BMSCはヒト由来である。   According to yet another embodiment, the BMSC is human.

もうひとつの態様によれば、外因性の遺伝物質が本発明の細胞に導入されている。   According to another embodiment, exogenous genetic material has been introduced into the cells of the invention.

本発明は、神経幹細胞(NSC)増殖培地、及び単離されたBMSCによって分泌された因子を含むケミカリー・ディファインド培地を含む骨髄ストローマ細胞調整培地(BMSC-CM)をも包含する。   The invention also encompasses a bone marrow stromal cell conditioned medium (BMSC-CM) comprising a neural stem cell (NSC) growth medium and a chemically defined medium containing factors secreted by the isolated BMSC.

一態様によれば、該BMSC-CMは外因性LIFを含まない。   According to one aspect, the BMSC-CM does not include exogenous LIF.

別の態様によれば、該BMSC-CMにBMSCは本質的に存在しない。   According to another embodiment, BMSC is essentially absent from the BMSC-CM.

更に、本発明の別の態様によれば、該BMSC-CMは増殖因子、栄養因子、及びサイトカインからなる群から選択される因子を含む。   Furthermore, according to another aspect of the present invention, the BMSC-CM comprises a factor selected from the group consisting of a growth factor, a nutrient factor, and a cytokine.

さらに別の態様によれば、BMSC-CMはLIF、脳由来神経栄養因子(BDNF)、上皮増殖因子受容体(EGF)、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、FGF-6、グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)、顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)、肝細胞増殖因子(HGF)、IFN-γ、インスリン様増殖因子結合タンパク質(IGFBP-2)、IGFBP-6、IL-1ra、IL-6、IL-8、単球走化性タンパク質(MCP-1)、単核性食細胞コロニー刺激因子(M-CSF)、神経栄養因子(NT3)、組織性メタロプロテアーゼ阻害剤(TIMP-1)、TIMP-2、腫瘍壊死因子(TNF-β)、血管内皮増殖因子(VEGF)、VEGF-D、ウロキナーゼ・プラスミノーゲン活性化因子受容体(uPAR)、骨形成タンパク質4(BMP4)、IL1-a、IL-3、レプチン、幹細胞因子(SCF)、ストローマ細胞由来因子-1(SDF-1)、血小板由来増殖因子-BB(PDGFBB)、腫瘍細胞増殖因子ベータ(TGFβ-1)、及びTGFβ-3から成る群より選択される。   According to yet another embodiment, BMSC-CM is derived from LIF, brain-derived neurotrophic factor (BDNF), epidermal growth factor receptor (EGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), FGF-6, glial cells Neurotrophic factor (GDNF), granulocyte colony stimulating factor (GCSF), hepatocyte growth factor (HGF), IFN-γ, insulin-like growth factor binding protein (IGFBP-2), IGFBP-6, IL-1ra, IL- 6, IL-8, monocyte chemotactic protein (MCP-1), mononuclear phagocyte colony stimulating factor (M-CSF), neurotrophic factor (NT3), tissue metalloprotease inhibitor (TIMP-1) , TIMP-2, tumor necrosis factor (TNF-β), vascular endothelial growth factor (VEGF), VEGF-D, urokinase plasminogen activator receptor (uPAR), bone morphogenetic protein 4 (BMP4), IL1- a, IL-3, leptin, stem cell factor (SCF), stromal cell-derived factor-1 (SDF-1), platelet-derived growth factor-BB (PDGFBB), tumor cell growth factor beta (TGFβ-1), and TGFβ- Select from the group consisting of 3 It is.

また、本発明は、単離されたNSCにおける主要組織適合性複合体(MHC)分子の発現を調節する方法を包含する。   The invention also encompasses methods for modulating the expression of major histocompatibility complex (MHC) molecules in isolated NSCs.

一態様によれば、単離されたNSCと単離されたBMSCの共培養は、該NSCにおけるMHC分子の発現を調節する。   According to one aspect, co-culture of isolated NSCs and isolated BMSCs regulates the expression of MHC molecules in the NSCs.

別の態様によれば、NSCにおけるMHC分子の発現は、BMSC-CMでNSCを培養することによって調節できる。   According to another embodiment, the expression of MHC molecules in NSCs can be regulated by culturing NSCs with BMSC-CM.

本発明はBMSCとNSCの共培養から調製された単離NSCを包含する。   The present invention encompasses isolated NSCs prepared from BMSC and NSC co-cultures.

本発明の一態様によれば、本発明の方法で作製されるNSCはMHCクラスI分子の発現低下を示す。   According to one aspect of the present invention, NSCs produced by the methods of the present invention exhibit reduced expression of MHC class I molecules.

別の態様によれば、本発明の方法で作製されるNSCはMHCクラスII分子のベースラインレベルを示す。   According to another embodiment, NSCs produced by the methods of the present invention exhibit baseline levels of MHC class II molecules.

また本発明は、単離NSC、単離BMSC、NSC増殖培地、及び該NSCと該BMSCが相互に物理的に接触した状態になることを防ぐための手段を含む神経細胞培養装置をも包含する。   The present invention also includes a nerve cell culture apparatus including isolated NSC, isolated BMSC, NSC growth medium, and means for preventing the NSC and the BMSC from being in physical contact with each other. .

別の態様によれば、該装置はさらにNSCとBMSCが相互に物理的に接触した状態になることを防ぐためのフィルター又は膜を備える。   According to another aspect, the device further comprises a filter or membrane to prevent NSC and BMSC from coming into physical contact with each other.

もうひとつの態様によれば、該フィルター又は膜は前記BMSCから分泌される因子が前記フィルター又は膜を透過することを可能とする細孔を有する。   According to another embodiment, the filter or membrane has pores that allow factors secreted from the BMSC to permeate the filter or membrane.

本発明を説明するために、本発明のある実施例を添付図で表す。しかし、本発明は、図に表された実施例の装置と手段のみに限定されるものではない。   For the purpose of illustrating the invention, certain embodiments of the invention are shown in the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the apparatus and means of the embodiments shown in the figures.

図1は、BMSC培地(DMEM-低グルコース、10%ロット検査済み胎児ウシ血清(FBS))又は、NSC培地(DMEM-F12、N2添加、EGF20ng/ml、bFGFlOng/ml、ヘパリン8μg/ml、ペニシリン-ストレプトマイシン(P/S))でのBMSCの増殖を示すグラフである。
図2A乃至2Cは、ニューロスフェア状に増殖するNSCを示す一連の画像である。図2Bと2Cは外因性の白血病抑制因子(LIF)存在下において増殖したNSCを示す。図2Aは外因性のLIFの非存在下において増殖するニューロスフェアを示す。
図3A乃至3Dは、外因性のLIFの存在下(図3C及び3D)、並びに非存在下(図3A及び3B)におけるBMSCとNSCの共培養を示す一連の画像である。
図4A乃至4Hは、BMSCと共培養中のNSCによるネスチン及びグリア線維性酸性タンパク質(GFAP)発現を示す、分化前の一連の画像である(図4A-4F)。図4G及び4Hは単独で培養されたBMSCによるネスチンおよびGFAPの非存在を示す。
図5A乃至5Dは、BMSC上で増殖したNSCが神経細胞、及び星状膠細胞へ分化する能力を保有することを示す一連の画像である。図5A乃至5Dは、分化した共培養物のMAP2-GFAP-DAPI染色を示す。MAP2は細胞骨格タンパク質である。DAPIは核を染色する4',6'-ジアミノ-2-フェニルインドール塩酸塩である。
図6は、分化後にごく僅かなネスチン発現を示している分化した共培養物のネスチン-GFAP染色を示す画像である。
図7は、分化したNSCのMAP2-GFAP染色を示す画像である。
図8A及び8Bは、神経マーカーおよび星状膠細胞マーカーのごく僅かな発現を示す分化BMSCのMAP2-GFAP-DAPI染色を示す一連の画像である。
図9A及び9Bは、BMSC除去後のNSCの表現型を示す一連のFACS解析グラフである。図9Aは、2%未満の細胞がCD-105(BMSCマーカー)陽性であることを示す。図9Bは、90%を超える細胞がCD133陽性であることを示す。
図10Aは、BMSCによるネスチン非存在下発現を示す一連のFACS解析グラフである。図10Bは、BMSC支持細胞を用いた共培養から単離されたNSCによるネスチン発現を示す一連のFACS解析グラフである。
図11は、BMSC上で増殖するNSCがニューロンおよび星状膠細胞に分化する多能性を保有していることを示す画像である。
図12は、BMSCの存在下あるいは非存在下におけるトランスウェル(登録商標)中のNSCの増殖を示すグラフである。
図13Aは、トランスウェル(商標)中のBMSCの存在下、コーティングしていないプレート上で増殖したNSCを示す画像である。図13Bは、トランスウェル(商標)中のBMSCの非存在下において、コーティングしていないプレート上で増殖したNSCを示す画像である。
図14Aは、骨髄ストローマ細胞調整培地(BMSC-CM)を用いて培養されたNSCを示す画像である。図14Bは、骨髄ストローマ細胞調整培地(BMSC-CM)を用いて培養されたNSCを示す画像である。図14Cは、外因性LIFの存在下においてNSC培地で培養されたNSCを示す画像である。図14Dは、外因性LIFの非存在下においてNSC培地で培養されたNSCを示す画像である。
図15は、NSCの増殖において、外因性LIFを有する又は有さない標準NSC培地と比較したBMSC-CMの効果を示すグラフである。BMSC-CM1は、EGF及びFGFの存在するNSC培地で培養されたBMSCによる培地である。BMSC-CM2はEGF及びFGFの存在しないNSC培地で培養されたBMSCによる培地である
図16A乃至16Dは、異なる二人のドナーのBMSCを用いた共培養から分離されたNSCの表現型プロファイルを示す一連のFACS解析グラフである(図16A及び16B)。図16Cと図16Dは、各々、BMSCを有さないNSC培地、もしくは外因性LIFを有するNSC培地で培養したNSCの表現型プロファイルを示す一連のグラフである。
図17A乃至17Dは、外因性LIFの存在下および非存在下のNSC培地で培養したNSCの表現型、並びに増殖因子存在下および非存在下のBMSC-CMで培養したNSCの表現型を示す一連のFACS解析グラフである。図17A乃至17Dは、各々、CD56、CD133、MHCクラスII分子、及びMHCクラスI分子のプロファイルを示している。
図18A乃至18Dは、外因性LIFの存在下(図18B)、および非存在下(図18A)においてNSC培地で培養したNSCの表現型、並びに完全NSC培地でBMSCと共培養したNSCの表現型(図18C及び18D)を示す一連のFACS解析グラフである。図18は、種々の条件下で培養されたNSCによるMHCクラスIおよびクラスII分子の発現を示している(黒:アイソタイプコントロール;灰色:クラスIまたはクラスII)。
Figure 1 shows BMSC medium (DMEM-low glucose, 10% lot tested fetal bovine serum (FBS)) or NSC medium (DMEM-F12, N2 added, EGF 20 ng / ml, bFGFlOng / ml, heparin 8 μg / ml, penicillin -Is a graph showing the proliferation of BMSCs with streptomycin (P / S).
2A-2C are a series of images showing NSCs growing in a neurosphere shape. Figures 2B and 2C show NSCs grown in the presence of exogenous leukemia inhibitory factor (LIF). FIG. 2A shows neurospheres growing in the absence of exogenous LIF.
3A-3D are a series of images showing BMSC and NSC co-culture in the presence of exogenous LIF (FIGS. 3C and 3D) and in the absence (FIGS. 3A and 3B).
4A-4H are a series of pre-differentiation images showing nestin and glial fibrillary acidic protein (GFAP) expression by NSCs in co-culture with BMSC (FIGS. 4A-4F). Figures 4G and 4H show the absence of nestin and GFAP by BMSC cultured alone.
FIGS. 5A to 5D are a series of images showing that NSCs grown on BMSC possess the ability to differentiate into neurons and astrocytes. Figures 5A-5D show MAP2-GFAP-DAPI staining of differentiated co-cultures. MAP2 is a cytoskeletal protein. DAPI is 4 ', 6'-diamino-2-phenylindole hydrochloride that stains nuclei.
FIG. 6 is an image showing nestin-GFAP staining of differentiated co-cultures showing negligible nestin expression after differentiation.
FIG. 7 is an image showing MAP2-GFAP staining of differentiated NSCs.
Figures 8A and 8B are a series of images showing MAP2-GFAP-DAPI staining of differentiated BMSCs showing negligible expression of neuronal and astrocyte markers.
9A and 9B are a series of FACS analysis graphs showing the phenotype of NSC after removal of BMSC. FIG. 9A shows that less than 2% of the cells are CD-105 (BMSC marker) positive. FIG. 9B shows that over 90% of the cells are CD133 positive.
FIG. 10A is a series of FACS analysis graphs showing expression in the absence of nestin by BMSC. FIG. 10B is a series of FACS analysis graphs showing nestin expression by NSCs isolated from co-cultures using BMSC feeder cells.
FIG. 11 is an image showing that NSCs proliferating on BMSC possess pluripotency to differentiate into neurons and astrocytes.
FIG. 12 is a graph showing the growth of NSCs in Transwell (registered trademark) in the presence or absence of BMSC.
FIG. 13A is an image showing NSC grown on an uncoated plate in the presence of BMSC in Transwell ™. FIG. 13B is an image showing NSC grown on an uncoated plate in the absence of BMSC in Transwell ™.
FIG. 14A is an image showing NSCs cultured using bone marrow stromal cell conditioned medium (BMSC-CM). FIG. 14B is an image showing NSCs cultured using bone marrow stromal cell conditioned medium (BMSC-CM). FIG. 14C is an image showing NSCs cultured in NSC medium in the presence of exogenous LIF. FIG. 14D is an image showing NSCs cultured in NSC medium in the absence of exogenous LIF.
FIG. 15 is a graph showing the effect of BMSC-CM compared to standard NSC medium with or without exogenous LIF on NSC proliferation. BMSC-CM1 is a medium by BMSC cultured in an NSC medium in which EGF and FGF are present. BMSC-CM2 is a medium by BMSC cultured in NSC medium without EGF and FGF FIGS. 16A-16D show the phenotypic profiles of NSCs isolated from co-cultures using BMSCs from two different donors FIG. 16 is a series of FACS analysis graphs (FIGS. 16A and 16B). FIGS. 16C and 16D are a series of graphs showing phenotypic profiles of NSCs cultured in NSC medium without BMSC or NSC medium with exogenous LIF, respectively.
17A-17D are a series showing the phenotypes of NSCs cultured in NSC medium in the presence and absence of exogenous LIF, and NSCs cultured in BMSC-CM in the presence and absence of growth factors. It is a FACS analysis graph. Figures 17A through 17D show the profiles of CD56, CD133, MHC class II molecules, and MHC class I molecules, respectively.
18A-18D show the phenotype of NSC cultured in NSC medium in the presence (FIG. 18B) and absence (FIG. 18A) of exogenous LIF, and the phenotype of NSC co-cultured with BMSC in complete NSC medium. Figure 19 is a series of FACS analysis graphs showing (Figures 18C and 18D). FIG. 18 shows the expression of MHC class I and class II molecules by NSCs cultured under various conditions (black: isotype control; gray: class I or class II).

本発明は、神経幹細胞(NSC)の増殖を誘導及び/又は促進すると同時にその多分化能を維持するための組成物および方法を含む。また、本発明は、NSCによるMHC分子の発現を調節するための組成物および方法も包含する。   The present invention includes compositions and methods for inducing and / or promoting neural stem cell (NSC) proliferation while maintaining its pluripotency. The invention also encompasses compositions and methods for modulating the expression of MHC molecules by NSCs.

本発明は、骨髄ストローマ細胞(BMSC)がNSCの増殖を支持するための支持細胞層として働くことができるという発見に関する。そのため、本発明はNSCを培養するための支持細胞層としてBMSCを使い、NSCの増殖を誘導及び/又は促進するためと同様にその多分化能を維持するための組成物および方法を含む。   The present invention relates to the discovery that bone marrow stromal cells (BMSCs) can serve as feeder cell layers to support NSC proliferation. Thus, the present invention includes compositions and methods for using BMSC as a feeder cell layer for culturing NSCs and maintaining their pluripotency as well as to induce and / or promote NSC proliferation.

それに加え、増殖の向上のために外因性のLIFを補充した神経幹細胞培地(NSC培地)において、BMSC支持細胞層非存在下で培養されたNSCによるMHC分子発現と比較すると、BMSC支持細胞層上で共培養したNSCによるMHC分子発現のアップレギュレーション及び/又は発現誘導は低下していることを、本開示は示す。すなわち、本発明は、NSCの培養及び増殖のための支持細胞層としてBMSCを用いたNSCによるMHC分子の発現の減少及び/又は阻止のための組成物と方法を含む。   In addition, in neural stem cell culture medium (NSC medium) supplemented with exogenous LIF to improve proliferation, compared to MHC molecule expression by NSC cultured in the absence of BMSC support cell layer, on BMSC support cell layer The present disclosure shows that up-regulation of MHC molecule expression and / or induction of expression by NSCs co-cultured with is reduced. That is, the present invention includes compositions and methods for reducing and / or preventing expression of MHC molecules by NSCs using BMSC as a feeder cell layer for NSC culture and proliferation.

本明細書で開示したデータは、さらにBMSCは、NSCが多分化能を維持しながら増殖するに有用な、特に増殖因子、栄養因子、及び/又はサイトカインを分泌することを示す。BMSCによって分泌される因子は、ある期間内に培地中でBMSCを培養する方法、及び使用するためにその後、調整培地を回収する方法により得ることができる。従って、本発明はまた、NSCの多分化能を維持しながらの増殖に有用である骨髄ストローマ細胞調整培地(BMSC-CM)を含む。   The data disclosed herein further indicate that BMSCs secrete growth factors, trophic factors, and / or cytokines that are useful for NSCs to grow while maintaining pluripotency. Factors secreted by BMSC can be obtained by culturing BMSCs in a medium within a certain period of time and then recovering conditioned medium for use thereafter. Accordingly, the present invention also includes bone marrow stromal cell conditioned medium (BMSC-CM) that is useful for growth while maintaining NSC pluripotency.

また本発明は、BMSC-CM中に存在するBMSC分泌因子が、NSCによるMHC分子発現のアップレギュレーション及び/又は発現誘導を低下させるという発見に関する。よって、本発明は、NSC上のMHC分子発現のアップレギュレーションを欠如、及び/又は低下させた状態でBMSC-CMを用いてNSCを増殖させるための組成と方法を含む。   The present invention also relates to the discovery that BMSC secretion factors present in BMSC-CM reduce MHC molecule expression up-regulation and / or expression induction by NSC. Thus, the present invention includes compositions and methods for growing NSCs using BMSC-CM in the absence and / or reduction of upregulation of MHC molecule expression on NSCs.

従って、本発明は、治療に有用なNSCを産生するための方法および組成を含む。すなわち、本発明は、中枢神経系の疾患、障害あるいは症状に悩まされている患者を治療するために有用なNSCを生産するための組成と方法を含む。その方法は、NSCを培養および増殖するステップ、並びに患者にNSCを投与するステップを含む。   Accordingly, the present invention includes methods and compositions for producing NSCs useful for therapy. That is, the present invention includes compositions and methods for producing NSCs useful for treating patients suffering from central nervous system diseases, disorders, or symptoms. The method includes culturing and expanding NSC and administering NSC to the patient.

(定義)
本明細書において、次の用語はこのセクションで使われる意味を有する。
(Definition)
As used herein, the following terms have the meanings used in this section.

本明細書で使用される冠詞「ひとつの」(“a”and“an”)は、冠詞の文法上の対象が、1又は1を超える(すなわち、少なくとも1の)であることを示す。一例として、「ひとつの(an)要素」は1の要素か1以上の要素を意味する。   As used herein, the article “a” and “an” indicates that the grammatical object of the article is one or more than one (ie, at least one). As an example, “an element” means one element or more than one element.

用語「約」は通常の知識を有する当業者には当然のことながら、使用される文脈である程度異なる。   The term “about” will vary to some extent in the context in which it will be appreciated by one of ordinary skill in the art.

本明細書で使用される用語「自己の」は、再導入される個体と同一の由来のあらゆる物質を言うものである。   The term “self” as used herein refers to any substance of the same origin as the individual being reintroduced.

本明細書で使用される用語「同種異系の」は、同じ種の異なる個体由来のあらゆる物質を言うものである。   As used herein, the term “homologous” refers to any substance from a different individual of the same species.

本明細書で使用される用語「骨髄ストローマ細胞」、「ストローマ細胞」、「間充織幹細胞」又は「MSC」は同義的に用いられ、また骨細胞、軟骨細胞、および脂肪細胞の幹細胞様前駆体として働くことができ、プラスチック皿に付着する能力により骨髄から単離される骨髄中の細胞の小分画を言うものである。骨髄ストローマ細胞は、あらゆる動物由来で有り得る。いくつかの実施例においては、ストローマ細胞は、霊長類、好ましくは人間由来である。   As used herein, the terms “bone marrow stromal cell”, “stromal cell”, “mesenchymal stem cell” or “MSC” are used interchangeably and stem cell-like progenitors of bone cells, chondrocytes and adipocytes. It refers to a small fraction of cells in the bone marrow that can act as a body and is isolated from the bone marrow by its ability to adhere to plastic dishes. Bone marrow stromal cells can be from any animal. In some embodiments, the stromal cells are primate, preferably human.

本明細書で使用される「分化した」は、細胞が完全に成熟し、また生物学的特化、並びに/又は、特定の環境、及び/もしくは機能への適合を示す程に成熟化の最終段階に達した細胞を言うものである。通常、分化した細胞は、与えられた細胞の中で、分化関連タンパク質をコードした遺伝子発現によって特徴付けられる。例えば、グリア細胞におけるミエリンタンパク質とミエリン鞘の構造の発現は、最終分化したグリア細胞の典型的な例である。細胞が「分化した」と、ここでその用語が使用されるときは、その細胞は分化の過程の途中である。   As used herein, “differentiated” is the end of maturation such that the cells are fully mature and / or exhibit biological specialization and / or adaptation to a particular environment and / or function. A cell that has reached a stage. Normally, differentiated cells are characterized by the expression of genes encoding differentiation-related proteins in a given cell. For example, the expression of myelin protein and myelin sheath structure in glial cells is a typical example of terminally differentiated glial cells. When the term “differentiated” is used herein, the cell is in the process of differentiation.

本明細書で使用される「分化培地」は、添加物を含む、又は添加物が欠如した細胞増殖培地について言うものであり、その培地では、幹細胞、胚性幹細胞、ES様細胞、ニューロスフェア、NSCもしくは、培地中での培養時には完全な分化はしていない他の同様の前駆細胞が成熟して、分化した細胞の特徴のいくつか又は全てを有する細胞となる。   As used herein, “differentiation medium” refers to a cell growth medium that contains or lacks additives, in which the stem cells, embryonic stem cells, ES-like cells, neurospheres, NSCs or other similar progenitor cells that are not fully differentiated when cultured in medium mature to cells that have some or all of the characteristics of differentiated cells.

本明細書で使用される「増殖性」は、例えば、数の増加又は細胞集団が集団倍加する場合などの細胞の増殖能力を言うものである。   “Proliferative” as used herein refers to the ability of a cell to proliferate, eg, when the number increases or a cell population doubles.

「支持細胞層」は、増殖を促進し、そして未分化の多分化能幹細胞を維持するために、増殖因子、サイトカイン、他の細胞由来産生物、及び共培養中での必然的な接触を介した物理的支持体を作る細胞を意味する。   The “supporting cell layer” is mediated by growth factors, cytokines, other cell-derived products, and inevitable contact in co-cultures to promote proliferation and maintain undifferentiated pluripotent stem cells. Means a cell that makes a physical support.

本明細書で使用される「支持細胞」は、第二の組織タイプの細胞と共培養され、第二の組織タイプの細胞が成長できる環境を提供する第一の組織タイプの細胞を表す。   As used herein, "supporting cells" refers to cells of a first tissue type that are co-cultured with cells of a second tissue type and provide an environment in which cells of the second tissue type can grow.

本明細書で使用される用語「増殖培地」は、細胞の増殖を促進する培地を言うものである。一般に、増殖培地は動物血清を含む。場合によっては、増殖培地は動物血清を含まない。   The term “growth medium” as used herein refers to a medium that promotes cell growth. In general, the growth medium contains animal serum. In some cases, the growth medium does not contain animal serum.

本明細書で使用される用語「NSC培地」は、NSCの培養と増殖のための培地を意味する。通常、NSC培地は、DMEM/F12、N2サプリメント、EGF、bFGF、およびヘパリンを含む。場合によっては、NSC媒体は増殖因子(例えばEGF及びbFGF)を含まない。   The term “NSC medium” as used herein refers to a medium for NSC culture and growth. Usually, NSC medium contains DMEM / F12, N2 supplement, EGF, bFGF, and heparin. In some cases, the NSC medium does not include growth factors (eg, EGF and bFGF).

本明細書で使用される「骨髄間質性細胞調整培地」(BMSC-CM)は、BMSCの培養により調整された培地を言う。本開示に基づけば、BMSC-CMはBMSCをNSC培地中で培養することにより得られ、その培地は、BMSC分泌増殖因子、栄養因子、及びサイトカインを他の化合物と一緒にNSC培地中に有するといった培養によるBMSCを用いて調整されたものである。BMSC-CMは、NSCの多分化能を維持しつつNSCの増殖を促進するNSC培養に用いることができる。さらにBMSC-CMは、MHC分子発現を調節できるNSC培養に用いることができる。   As used herein, “bone marrow stromal cell conditioned medium” (BMSC-CM) refers to a medium prepared by culturing BMSC. Based on the present disclosure, BMSC-CM is obtained by culturing BMSC in NSC medium, which medium has BMSC secreted growth factors, trophic factors, and cytokines in NSC medium along with other compounds. It was prepared using BMSC by culture. BMSC-CM can be used for NSC culture that promotes NSC proliferation while maintaining NSC pluripotency. Furthermore, BMSC-CM can be used for NSC culture that can regulate MHC molecule expression.

本明細書で使用される「白血病抑制因子」(LIF)は、多数の生物学的機能を有するインターロイキン-6サイトカインファミリーの22kDaタンパク質メンバーを言うものである。LIFは、白血病細胞中で最終的分化を誘導し、正常細胞および骨髄性白血病細胞中で造血分化を誘導し、肝細胞中で急性期タンパク質の合成を刺激する能力を有することが示された。また、ここでLIFは、NSCの多分化能を維持しながら未分化状態のNSCの増殖を促進することが示された。   As used herein, “leukemia inhibitory factor” (LIF) refers to a 22 kDa protein member of the interleukin-6 cytokine family that has multiple biological functions. LIF has been shown to induce terminal differentiation in leukemic cells, induce hematopoietic differentiation in normal and myeloid leukemia cells, and have the ability to stimulate acute phase protein synthesis in hepatocytes. Here, LIF was shown to promote the proliferation of undifferentiated NSCs while maintaining the pluripotency of NSCs.

「外因性のLIF」は、外部の組織、細胞、または系から誘導または産生された、LIFを言う。   “Exogenous LIF” refers to LIF derived or produced from an external tissue, cell, or system.

本明細書で使用される用語「潜在的多分化能の」又は「多分化能」は、中枢神経系幹細胞が1つ以上のタイプの細胞に分化する能力を意味する。例えば、中枢神経系の多分化能幹細胞は、これに限定はされないが、ニューロン、星状細胞、およびオリゴデンドロサイトに分化することができる。   As used herein, the term “potential pluripotent” or “multipotent” refers to the ability of a central nervous system stem cell to differentiate into one or more types of cells. For example, pluripotent stem cells of the central nervous system can differentiate into neurons, astrocytes, and oligodendrocytes, without being limited thereto.

本明細書で使用される「ニューロスフェア」は、とりわけ細胞中でネスチンタンパク質を検出する免疫染色などにより、ネスチン発現が検出可能な神経の幹細胞/前駆細胞を言う。ニューロスフェアは増殖性神経幹細胞の集合体であり、ニューロスフェアの構造はインビトロの培養における神経幹細胞の特徴である。   “Neurosphere” as used herein refers to neural stem / progenitor cells whose nestin expression can be detected, particularly by immunostaining to detect nestin protein in the cells. Neurospheres are aggregates of proliferating neural stem cells, and the neurosphere structure is characteristic of neural stem cells in in vitro culture.

本明細書で使用される「神経幹細胞」は、未分化の、多分化能の、自己複製する神経細胞を言う。神経幹細胞は、分化可能なクローン原性の多分化能幹細胞であり、適切な条件下で自己複製能力を有し、ニューロン、星状細胞、およびオリゴデンドロサイトに最終的に分化することができる。故に、幹細胞の後代には複数の分化の経路があるので、神経幹細胞は「多分化能」である。各細胞分裂で1娘細胞もまた平均して幹細胞になるという意味で、神経幹細胞は自己保存ができる。   As used herein, “neural stem cells” refers to undifferentiated, multipotent, self-replicating neurons. Neural stem cells are differentiable clonogenic pluripotent stem cells that have the ability to self-replicate under appropriate conditions and can ultimately differentiate into neurons, astrocytes, and oligodendrocytes. Therefore, neural stem cells are “multipotent” because there are multiple differentiation pathways in the progeny of stem cells. Neural stem cells can self-preserve in the sense that at each cell division, one daughter cell also becomes an average stem cell.

本明細書で使用される「神経細胞」は、中枢神経系、及び/又は末梢神経系由来のグリア細胞およびニューロンのものと同様の形態、機能および表現型の特徴を示す細胞を言うものである。   As used herein, “neural cells” refers to cells that exhibit morphology, function, and phenotypic characteristics similar to those of glial cells and neurons from the central nervous system and / or peripheral nervous system. .

本明細書で使用される「ニューロン様の細胞」は、ニューロンと同様の形態を示し、検出可能な程度にニューロン特有のマーカー、例えば、これに限定はされないが、MAP2、神経フィラメント200kDa、神経フィラメント-L、神経フィラメント-M、シナプトフィジン、βチューブリンIII(TUJI)、Tau、NeuN、神経フィラメントタンパク質、及びシナプス・タンパク質などを発現する細胞を言う。   As used herein, a “neuron-like cell” is a neuron-like marker that exhibits a morphology similar to that of a neuron and is detectable to a neuron-specific marker, such as, but not limited to, MAP2, neurofilament 200 kDa, neurofilament A cell that expresses -L, neurofilament-M, synaptophysin, β-tubulin III (TUJI), Tau, NeuN, neurofilament protein, and synaptic protein.

本明細書で使用される「星状細胞様細胞」は、星状細胞と同様の表現型を示し、星状細胞特有のマーカー、例えば、これに限定はされないが、GFAPなどを発現する細胞を言う。   As used herein, an “astrocyte-like cell” refers to a phenotype similar to that of an astrocyte, and a cell that expresses an astrocyte-specific marker such as, but not limited to, GFAP. To tell.

本明細書で使用される「オリゴデンドロサイト様細胞」は、オリゴデンドロサイトと同様の表現型を示し、オリゴデンドロサイト特有のマーカー、例えば、これに限定はされないが、O-4などを発現する細胞を言う。   As used herein, “oligodendrocyte-like cells” exhibit a phenotype similar to oligodendrocytes and express oligodendrocyte-specific markers such as, but not limited to, O-4. Say cell.

本明細書で使用される「細胞周期のプログレッション、又は細胞周期を経由したプログレッション」は、細胞が有糸分裂、及び/または減数分裂の準備をする、及び/または分裂に入るプロセスを言う。細胞周期を経由したプログレッションはG1期、S期、G2期、およびM期を経由する進行を含む。   As used herein, “cell cycle progression, or progression through the cell cycle” refers to the process by which a cell prepares for mitosis and / or meiosis and / or enters division. Progression through the cell cycle includes progression through the G1, S, G2, and M phases.

「増殖(Proliferation)」は、特に細胞についての、同様の形態の複製又は増殖(multiplication)を言う。すなわち、増殖は、多くの細胞の生産であり、特に、細胞の数の単純な計算、また細胞中への3H-チミジンの取り込みの測定などによって、測定することができる。   “Proliferation” refers to a similar form of replication or multiplication, particularly for cells. That is, proliferation is the production of many cells, and can be measured in particular by simple calculation of the number of cells, measurement of 3H-thymidine incorporation into cells, and the like.

本明細書で使用される用語「外因性」は、外部の組織、細胞、又は系により導入された、又は産生された材料を言う。   The term “exogenous” as used herein refers to material introduced or produced by an external tissue, cell, or system.

「コードする(Encoding)」は、定義されたヌクレオチド配列(すなわち、rRNA、tRNAおよびmRNA)、又は定義されたアミノ酸配列のいずれか、及びその結果として生じる生物学的特性を有する生物学的プロセスにおいて、他の重合体および高分子の合成のためのテンプレートとして役立つ遺伝子、cDNA、又はmRNAなどのポリヌクレオチド中のヌクレオチドの特定の配列の固有の特性を言う。すなわち、細胞又は他の生物学的システムにおいて、mRNAの転写及び翻訳の場合、遺伝子はタンパク質を作る遺伝子に対応するタンパク質をコードする。mRNA配列と同一のヌクレオチド配列であって、通常、配列表に提供されるコード鎖、及び遺伝子又はcDNAの転写のためのテンプレートとして用いられる非コード鎖の両者とも、タンパク質、及び遺伝子又はcDNAの他の生産物をコードすると言うことができる。   `` Encoding '' refers to any defined nucleotide sequence (i.e., rRNA, tRNA and mRNA), or a defined amino acid sequence, and a biological process that has the resulting biological properties. Refers to the unique properties of a particular sequence of nucleotides in a polynucleotide, such as a gene, cDNA, or mRNA, that serve as a template for the synthesis of other polymers and macromolecules. That is, in the case of mRNA transcription and translation in a cell or other biological system, the gene encodes a protein corresponding to the gene that makes the protein. The nucleotide sequence identical to the mRNA sequence, usually both the coding strand provided in the sequence listing and the non-coding strand used as a template for transcription of the gene or cDNA, both proteins and genes or cDNA Can be said to code the product of

特に明記しない限り「アミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列」は、互いの変性バージョンであり、同じアミノ酸配列をコードしている全てのヌクレオチド配列を含む。タンパク質およびRNAをコードするヌクレオチド配列はイントロンを含む場合もある。   Unless otherwise specified, a “nucleotide sequence encoding an amino acid sequence” includes all nucleotide sequences that are degenerate versions of each other and that encode the same amino acid sequence. Nucleotide sequences that encode proteins and RNA may include introns.

「単離された核酸」は、自然な状態で隣接している配列から分離された核酸セグメントまたはフラグメントであり、通常は、例えばフラグメントに近接する配列から分離されたDNAフラグメントを言い、また、自然に存在するゲノム内のフラグメントに近接する配列を言う。また、この用語は、もともと核酸と一緒に存在する他の構成成分、例えば、細胞内でもともと一緒に存在するRNA、DNAまたはタンパク質などから実質的に精製された核酸にも用いられる。従って、例えばこの用語は、ベクター、自己複製プラスミドもしくはウイルス、または、原核生物もしくは真核生物のゲノムDNAに組み込まれた、又は他の配列とは無関係である分離した分子(cDNA、ゲノムまたはPCRもしくは制限酵素消化により作製されたcDNAフラグメントなど)として存在する組換えDNAなどを含む。また、この用語は、付加ポリペプチド配列をコードするハイブリッド遺伝子の一部である組換えDNAを含む。   An “isolated nucleic acid” is a nucleic acid segment or fragment that is separated from sequences that naturally flank it, and usually refers to a DNA fragment that has been separated from, for example, sequences adjacent to the fragment, and is also naturally Refers to the sequence adjacent to a fragment in the genome present in The term is also used for nucleic acids that have been substantially purified from other components that are originally present with the nucleic acid, such as RNA, DNA or proteins that are originally present in the cell. Thus, for example, the term is a vector, a self-replicating plasmid or virus, or a separate molecule (cDNA, genomic or PCR or PCR or integrated into prokaryotic or eukaryotic genomic DNA, or independent of other sequences. Recombinant DNA existing as a cDNA fragment produced by restriction enzyme digestion). The term also includes recombinant DNA that is part of a hybrid gene encoding additional polypeptide sequence.

本発明の文脈では、一般的に用いられる以下の核酸塩基の略語が使用される。「A」はアデノシンを言い、「C」はシトシンを言い、「G」はグアノシンを言い、「T」はチミジンを言い、そして「U」はウリジンを言う。   In the context of the present invention, the following commonly used nucleobase abbreviations are used. “A” refers to adenosine, “C” refers to cytosine, “G” refers to guanosine, “T” refers to thymidine, and “U” refers to uridine.

「ベクター」は単離された核酸を含み、細胞の内部にその単離された核酸を供給するために使用することができる物質の組成物である。これに限定はされないが、直鎖状ポリヌクレオチド、イオン化合物または両親媒性化合物を伴ったポリヌクレオチド、プラスミド、及びウイルスを含む技術において多数のベクターが知られている。すなわち、用語「ベクター」は自己複製プラスミド又はウイルスを含む。またこの用語は、例えばポリリシン化合物やリポソームなどのような、細胞への核酸の移動を手助けする非プラスミド及び非ウイルス性化合物を含むと解釈されるべきである。ウイルス性ベクターの例としては、これには限定されないが、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクターやレトロウイルスのベクターなどが含まれる。   A “vector” is a composition of matter that contains an isolated nucleic acid and can be used to supply the isolated nucleic acid to the interior of a cell. Numerous vectors are known in the art including, but not limited to, linear polynucleotides, polynucleotides with ionic or amphiphilic compounds, plasmids, and viruses. That is, the term “vector” includes a self-replicating plasmid or virus. The term should also be construed to include non-plasmid and non-viral compounds that aid in the transfer of nucleic acid into cells, such as polylysine compounds and liposomes. Examples of viral vectors include, but are not limited to, adenoviral vectors, adeno-associated viral vectors, retroviral vectors, and the like.

「発現ベクター」は、発現を目的とするあるヌクレオチド配列に作用可能に結合している発現制御配列を含む組換えポリヌクレオチドを含むベクターを言う。発現ベクターは、発現のための十分なシス作用エレメントを含み、発現のための他のエレメントは、宿主細胞によって、又はインビトロでの発現システムにおいて供給され得る。発現ベクターは、コスミド、プラスミド(例えば、裸の、又はリポソームに含まれた)や、組換えポリヌクレオチドを組み込むウイルスなどのような当該技術分野で公知のものすべてを含む。   “Expression vector” refers to a vector comprising a recombinant polynucleotide comprising expression control sequences operatively linked to a nucleotide sequence for expression. Expression vectors contain sufficient cis-acting elements for expression, and other elements for expression can be supplied by the host cell or in an in vitro expression system. Expression vectors include all those known in the art, such as cosmids, plasmids (eg, naked or contained in liposomes), viruses that incorporate recombinant polynucleotides, and the like.

(発明の説明)
本発明は、NSCの多分化能を維持すると同時に、その増殖を促進する方法を含む。その方法は、当該技術分野において公知の方法を使ってNSCを分離すること、及びNSCの多分化能を維持すると同時に、その増殖を促進するためにNSCをBMSCと共培養することを含む。二つの細胞タイプの培養は、NSCがBMSCと物理的に接触する接触依存法においても、NSCがBMSCと物理的に接触しない接触非依存方法においても可能である。
(Description of the invention)
The present invention includes a method of promoting the proliferation of NSCs while maintaining their pluripotency. The method includes isolating NSCs using methods known in the art and co-culturing NSCs with BMSCs to promote their growth while maintaining NSC pluripotency. The cultivation of the two cell types is possible both in a contact-dependent method where NSC is in physical contact with BMSC and in a contact-independent method where NSC is not in physical contact with BMSC.

本発明は、NSCの増殖性(複数回複製するためのNSCの能力)がBMSCと共培養することによって増大される得るという発見に関する。すなわち、本発明の実施例は、BMSCがNSCの増殖のための共培養システムにおける支持細胞として働くことができるという発見に関する。本開示に基づき、BMSCが、NSCのための支持細胞層として働くこと、またNSCの多分化能を維持すると同時に、NSCの培養を支持するための、これに限定はされないが、増殖因子、栄養因子およびサイトカインを含む因子を供給することが可能であると当業者は認識できるであろう。また、BMSC支持細胞層は、NSCが増殖できる単層として働くことができる。   The present invention relates to the discovery that the proliferative potential of NSCs (the ability of NSCs to replicate multiple times) can be increased by co-culturing with BMSCs. That is, examples of the present invention relate to the discovery that BMSCs can serve as support cells in co-culture systems for NSC growth. Based on the present disclosure, BMSC serves as a feeder cell layer for NSC and maintains NSC pluripotency, while at the same time supporting, but not limited to, growth factors, nutrients One skilled in the art will recognize that it is possible to supply factors including factors and cytokines. Also, the BMSC feeder cell layer can serve as a monolayer on which NSCs can grow.

またBMSCとNSCは、NSCの増殖を促進することが当該技術分野において公知である他の増殖因子の存在下で共培養され得ることを、本開示に基づき当業者は認識できる。   One skilled in the art can also recognize based on the present disclosure that BMSC and NSC can be co-cultured in the presence of other growth factors known in the art to promote NSC growth.

本発明では、BMSCとNSCは、NSCの多分化能を維持すると同時にNSCの増殖を促進するために、外因性のLIFの非存在下において共培養され得る。本開示は、NSCが、外因性のLIFの存在下において被覆されたプレート(すなわち、ポリオルニチン/フィブロネクチンで被覆されたプレート)上で単独培養されたNSCの増殖レベルよりも、著しく高いレベルで増殖し、広がることを示す。すなわち、本発明は被覆されたプレート及び/又は外因性LIFの使用の必要なくNSCを培養する方法を提供するものである。   In the present invention, BMSC and NSC can be co-cultured in the absence of exogenous LIF to maintain NSC pluripotency and at the same time promote NSC proliferation. The present disclosure shows that NSCs grow at a significantly higher level than that of NSCs cultured alone on plates coated in the presence of exogenous LIF (ie, plates coated with polyornithine / fibronectin). And show that it spreads. That is, the present invention provides a method of culturing NSCs without the need for coated plates and / or exogenous LIF.

本発明のさらなる実施例は、BMSCとNSCの共培養においてNSCからBMSCを除去または分離する方法を包含する。本発明は、共培養中でBMSCに結合する抗体をインキュベートし、次に、これに限定されないが、磁性分離を含む分離ステップによって、そのような共培養中からBMSCを除去できるという発見に関する。BMSCに結合する抗体のひとつの例は、抗CD13抗体である。磁性分離のプロセスは、これに限定されないがダイナビーズ(登録商標)(Dynal Biotech社、Brown Deer、WI)等の磁性ビーズを使うことによって実現される。ダイナビーズ(登録商標)の使用に加え、MACS分離試薬(商標、Miltenyl Biotec社、Auburn、CA)が共培養からBMSCを除去するために使用できる。分離ステップの結果、精製されたNSC集団を得ることができる。BMSCを除去するため、またはその代わりとしてNSCを積極的に選択するためにFACSもまた使用できる。   Further embodiments of the invention include methods for removing or separating BMSCs from NSCs in a BMSC and NSC co-culture. The present invention relates to the discovery that antibodies that bind to BMSC in co-culture can then be incubated and then removed from such co-culture by a separation step including, but not limited to, magnetic separation. One example of an antibody that binds to BMSC is an anti-CD13 antibody. The process of magnetic separation is achieved by using magnetic beads such as, but not limited to, Dynabeads (Dynal Biotech, Brown Deer, WI). In addition to the use of Dynabeads®, a MACS separation reagent (trademark, Miltenyl Biotec, Auburn, CA) can be used to remove BMSCs from co-cultures. As a result of the separation step, a purified NSC population can be obtained. FACS can also be used to remove BMSCs or alternatively to actively select NSCs.

本発明のNSC培養/増殖方法においては、NSCは多分化能(神経細胞、星状細胞、オリゴデンドロサイト等のような種々の細胞タイプのひとつに分化できる能力)を保持している。本発明のさらなる実施例において、本発明の方法を用いて増殖したNSCは、従来技術の方法を用いてNSCを増殖または培養するよりも、より広範囲に(すなわち、より大きな比率で)分化する能力を維持している。   In the NSC culture / proliferation method of the present invention, NSC retains pluripotency (ability to differentiate into one of various cell types such as nerve cells, astrocytes, oligodendrocytes, etc.). In a further embodiment of the invention, NSCs grown using the methods of the invention are capable of differentiating more extensively (ie, at a greater rate) than growing or culturing NSCs using prior art methods. Is maintained.

本明細書で示すNSC培養/増殖の方法は、ヒト疾患の治療のためにNSCを用いる場合の根本的な問題点を解決する。すなわち、本明細書で開示される以前は、培養において、NSCを単離および増殖することは困難であった(すなわち、十分な数に増殖するようにNSCを誘導することが困難であった)。本明細書の開示は、NSCが治療用途として充分な数で増殖および単離され得ることを示す。   The NSC culture / proliferation methods presented herein solve the fundamental problems when using NSCs for the treatment of human diseases. That is, prior to being disclosed herein, it was difficult to isolate and propagate NSCs in culture (ie, it was difficult to induce NSCs to grow to a sufficient number). . The disclosure herein shows that NSCs can be grown and isolated in sufficient numbers for therapeutic use.

また本発明は、NSCによるMHC分子の発現は、NSCとBMSCを共培養することによって制御できるという発見にも関連する。本明細書で示される開示は、多分化能力を維持しつつNSCの増殖を促進することに加え、NSCとBMSCの共培養はまた、当該技術分野で公知の標準的方法を用いて培養されたNSCによるMHC分子発現に比べて、NSCによるMHC分子発現のアップレギュレート及び/又は誘導を低下させることを示す。すなわち、本発明は、培養においてNSCの増殖を促進するために用いられる標準的方法を上回るさらなる利益を与えるNSC培養方法を提供する。   The present invention also relates to the discovery that the expression of MHC molecules by NSC can be controlled by co-culturing NSC and BMSC. In addition to promoting NSC proliferation while maintaining pluripotency, the disclosure presented herein also co-cultured NSC and BMSC was also cultured using standard methods known in the art It shows that the upregulation and / or induction of MHC molecule expression by NSC is reduced compared to MHC molecule expression by NSC. That is, the present invention provides NSC culture methods that provide additional benefits over standard methods used to promote NSC growth in culture.

共培養システムは、被覆プレート上でNSC単独または外因性LIFの存在下の被覆プレート上でNSCを培養したときよりも、著しく良好な効果をもたらすNSC培養方法を提供する。本明細書の別の箇所で検討するように、共培養システムは、被覆プレートまたは外因性LIFの使用を必要としない形で大量のNSCを生産する初めての方法を提供する。さらに、共培養システムは、標準NSC培地を用いてNSCのみを培養する従来技術の方法に比べて、付加的な効果、及び/又は高いレベルでの効果を与える方法を提供する。これらの利益は、これに限定はされないが、NSCの多分化能力を維持し、NSCのMHC分子発現を制御すると同時に、NSCの増殖を促進することを含む。   The co-culture system provides an NSC culture method that provides significantly better effects than culturing NSCs on coated plates in the presence of NSCs alone or in the presence of exogenous LIF. As discussed elsewhere herein, the co-culture system provides the first method of producing large quantities of NSCs in a manner that does not require the use of coated plates or exogenous LIF. Furthermore, the co-culture system provides a method of providing additional effects and / or effects at a higher level compared to prior art methods of culturing only NSCs using standard NSC media. These benefits include, but are not limited to, maintaining NSC pluripotency and controlling NSC MHC molecule expression while simultaneously promoting NSC proliferation.

本発明の別の例では、NSCによるMHC分子発現のアップレギュレーション及び/又は誘導を低下させるために、外因性LIFの非存在下でNSCはBMSCと共培養できる。すなわち、本発明は、外因性LIFを用いる必要なくNSCを培養する方法を提供するものである。本明細書の開示は、共培養システムにおいてBMSCは、これには限定されないが、増殖因子、栄養因子およびサイトカインを含む因子を、共培養されたNSCに供給する支持細胞層として機能できることを示す。BMSCによって供給された因子は、NSCの増殖およびNSCによるMHC分子発現に関して、外因性LIF存在下でNSC培地において被覆プレート上でNSCのみを培養するときの利益以上のレベルで、共培養されたNSCに有益な効果をもたらすと考えられる。   In another example of the invention, NSCs can be co-cultured with BMSCs in the absence of exogenous LIF in order to reduce the upregulation and / or induction of MHC molecule expression by NSCs. That is, the present invention provides a method for culturing NSCs without the need to use exogenous LIF. The disclosure herein shows that in a co-culture system, BMSC can function as a feeder cell layer that supplies factors including, but not limited to, growth factors, trophic factors and cytokines to the co-cultured NSCs. Factors supplied by BMSC were co-cultured NSCs at a level greater than the benefit of culturing NSCs alone on coated plates in NSC medium in the presence of exogenous LIF for NSC growth and NSC expression of MHC molecules. It is thought to have a beneficial effect on

本明細書で開示した方法を用いてMHC分子発現が制御できるという発見は、治療、診断、実験用途などのために有用なNSC集団を生産する方法を提供する。例えば、当該技術分野で公知の方法と比較すると、ここで公開される方法を用いたNSCによるMHC分子の発現の低下は、NSCの免疫原性を低下させる方法を提供するものである。好ましくは、NSCによるMHC分子の発現低下は、レシピエントへのNSCの移植の成功を増加させる方法を提供する。   The discovery that MHC molecule expression can be controlled using the methods disclosed herein provides a way to produce NSC populations useful for therapeutic, diagnostic, experimental applications, and the like. For example, when compared to methods known in the art, reduction of MHC molecule expression by NSCs using the methods disclosed herein provides a method of reducing NSC immunogenicity. Preferably, reducing the expression of MHC molecules by NSC provides a method for increasing the success of transplanting NSCs into a recipient.

BMSCとNSCの共培養は、二つの細胞タイプについて接触依存的または非依存的に、NSCによるMHC分子発現を制御する方法を提供する。本発明のひとつの実施例においては、NSCは接触依存的にBMSCと共培養できる。特定の理論により制限されるものではないが、BMSCとNSCの物理的な相互作用がNSCの増殖および拡大のための有益な効果の引き金となる。また二つの細胞タイプ間の物理的相互作用は、NSCによるMHC分子発現の調節に貢献する。好ましくは、二つの細胞タイプについて接触依存的なBMSCとNSCの共培養は、外因性LIFを補充した標準NSC培地を用いて被覆プレート上にBMSC非存在下で培養した別の同等のNSCによるMHC分子発現に比べて、NSCによるMHC分子発現のアップレギュレーション及び/又は誘導を低下させる。   Co-culture of BMSC and NSC provides a method of controlling MHC molecule expression by NSCs in a contact-dependent or independent manner for the two cell types. In one embodiment of the invention, NSC can be co-cultured with BMSC in a contact-dependent manner. Without being limited by a particular theory, the physical interaction of BMSC and NSC triggers a beneficial effect for NSC proliferation and expansion. The physical interaction between the two cell types also contributes to the regulation of MHC molecule expression by NSCs. Preferably, contact-dependent co-culture of BMSC and NSC for two cell types is performed by MHC from another equivalent NSC cultured in the absence of BMSC on a coated plate using standard NSC medium supplemented with exogenous LIF. Reduces upregulation and / or induction of MHC molecule expression by NSCs as compared to molecular expression.

本発明の別の例では、NSCはMHC分子の発現を調節するために接触依存的にBMSCと共培養できる。本発明は、透過性の膜フィルターが二つの細胞タイプを分離し、NSCとBMSCの互いの物理的な接触を妨げるコースター社製トランスウェル(登録商標)中でNSCとBMSCは共培養できるという発見に関する。透過性の膜フィルターは、BMSCによって分泌された因子が膜を通過することを許容し、その結果としてNSCの表現型に寄与すること、例えば、NSCの多分化能を維持し、NSCによるMHC分子の発現を調節すると同時に、NSCの増殖を促進するということになどに利用可能である。   In another example of the invention, NSCs can be co-cultured with BMSCs in a contact-dependent manner to regulate the expression of MHC molecules. The present invention finds that NSC and BMSC can be co-cultured in Coaster Transwell®, where a permeable membrane filter separates two cell types and prevents physical contact between NSC and BMSC. About. Permeable membrane filters allow factors secreted by BMSC to cross the membrane and consequently contribute to the NSC phenotype, for example, maintain NSC pluripotency, MSC molecules by NSC It can be used, for example, to promote the growth of NSC while regulating the expression of.

トランスウェル(登録商標)を用いた実験によって実証されるように、本開示は、BMSCが、培地中でBMSC分泌因子をもってその培地を補うという手段によって、二つの細胞タイプ間の直接的な接触なしに共培養システム中でNSCの増殖および拡大をサポートできることを示す。特定の理論に限定されるものではないが、BMSCによって分泌される因子はNSCの表現型に寄与する。すなわち本発明は、BMSCが、直接NSCの増殖する支持細胞層である必要がないというBMSCとNSCの共培養の方法を提供する。本発明は、BMSC分泌因子を受け取る手段としての共培養システム中で、NSCがBMSCからの利益を受けるといった接触非依存的なBMSCとNSCの共培養の方法を提供する。   As demonstrated by experiments with Transwell®, the present disclosure shows that there is no direct contact between the two cell types by means that BMSC supplements the medium with BMSC secreted factors in the medium. Shows that it can support the growth and expansion of NSCs in a co-culture system. Without being limited to a particular theory, factors secreted by BMSCs contribute to the NSC phenotype. That is, the present invention provides a method for co-culturing BMSC and NSC, in which BMSC does not need to be a feeder cell layer on which NSC directly grows. The present invention provides a contact-independent method of co-culturing BMSC and NSC in which NSCs benefit from BMSC in a co-culture system as a means of receiving BMSC secreted factors.

本開示に基づいて当業者は、NSCとBMSCが互いに物理的に接触するのを妨げる方法が共培養システムのために使用できると認識するであろう。例えば、接触非依存的に共培養された細胞を得るために、トランスウェル(登録商標)以外のどんなシステム/装置をも用いることができる。そのようなシステム/装置は、これに限定されないが、二つの細胞タイプ間の直接的な接触を妨げるが、そのフィルター/膜の因子の通過は許容するという孔径を持つフィルター及び膜を含む。BMSCとNSCを共培養するためにこのようなシステム/装置を用いる利点は、NSCの増殖のための連続的な因子の源を有するシステム中でNSCを培養する方法を可能にすることである。従って、本発明は、単離NSC、単離BMSC、NSC増殖培地および前記単離BMSCによって分泌される因子を含む神経幹細胞培養装置、並びにNSCとBMSCが互いに接触するのを妨げる手段を含む構成を包含する。   Based on this disclosure, those skilled in the art will recognize that methods that prevent NSC and BMSC from being in physical contact with each other can be used for a co-culture system. For example, any system / device other than Transwell® can be used to obtain contact-independent co-cultured cells. Such systems / devices include, but are not limited to, filters and membranes with pore sizes that prevent direct contact between the two cell types but allow passage of the filter / membrane factors. An advantage of using such a system / device to co-culture BMSCs and NSCs is to allow a method of culturing NSCs in a system that has a continuous source of factors for NSC growth. Therefore, the present invention comprises an arrangement comprising an isolated NSC, an isolated BMSC, an NSC growth medium and a neural stem cell culture apparatus comprising a factor secreted by the isolated BMSC, and means for preventing NSC and BMSC from contacting each other. Includes.

培地中にBMSCから分泌される因子を供給することを介し、接触非依存的な共培養システム中でNSCの増殖をBMSCが支持できるという発見に基づいて、BMSCによって調整された培地が、NSCの多分化能を維持すると同時にNSCの増殖を促進し、NSCによるMHC分子の発現を調節するという形で、NSCの増殖を支持できるかどうかが評価された。BMSCによって調整された培地がNSCの増殖を支持することができ、接触依存的に比べ、効率的ではないにしても著しく有益な効果を有することを本開示は実証する。すなわち、本発明は、共培養システムを用いることなしにNSCを培養するために骨髄ストローマ細胞調整培地(BMSC-CM)を使用する方法を提供する。またNSCを培養するためのBMSC-CMの使用は、共培養システムを用いて培養されたNSC集団と同等な性質を持つNSC集団を生産するもうひとつの方法を提供する。   Based on the discovery that BMSC can support the growth of NSC in a contact-independent co-culture system through supplying factors secreted from BMSC into the medium, a medium conditioned by BMSC is It was assessed whether it could support NSC proliferation in the form of maintaining pluripotency while simultaneously promoting NSC proliferation and regulating the expression of MHC molecules by NSC. The present disclosure demonstrates that media conditioned by BMSC can support NSC growth and have significantly beneficial if not more efficient than contact-dependent. That is, the present invention provides a method of using bone marrow stromal cell conditioned medium (BMSC-CM) for culturing NSCs without using a co-culture system. The use of BMSC-CM to culture NSCs also provides another way to produce NSC populations that have properties equivalent to those cultured using a co-culture system.

さらに本開示は、BMSC-CMが、NSCを培養するために外因性LIFを添加したNSC培地の使用の代替となり得ることを実証する。本開示はBMSC-CMでNSCを培養した後に生産される細胞数は、外因性のLIFを添加したNSC培地を用いて生産された細胞数に匹敵するものであることを実証する。すなわち、本発明は、外因性のLIFを添加したNSC培地を用いたときと同等以上の速度でNSC細胞増殖を誘導するための有益な因子源としてBMSC-CMを使用する方法を提供する。   Furthermore, the present disclosure demonstrates that BMSC-CM can be an alternative to the use of NSC media supplemented with exogenous LIF to culture NSCs. The present disclosure demonstrates that the number of cells produced after culturing NSCs with BMSC-CM is comparable to the number of cells produced using NSC medium supplemented with exogenous LIF. That is, the present invention provides a method of using BMSC-CM as a useful factor source for inducing NSC cell proliferation at a rate equal to or higher than when using NSC medium supplemented with exogenous LIF.

また、BMSC-CMは、NSC培地を用いたNSCの培養及び増殖のために、被覆プレート、例えばポリオルニチン/フィブロネクチン被覆プレートを用いることの代替になり得ることも実証された。本明細書の開示は、NSCが非被覆プレート上でBMSC-CMを用いて増殖できることを実証する。被覆プレート上のNSC培地にたとえ外因性のLIFが存在していても、そこで単独で培養されたNSCの増殖と、非被覆プレート上でのBMSC-CMを用いたNSCの増殖は少なくとも同等であり、またはそれを超えることが観察されている。すなわち、本発明は、被覆プレートおよび外因性のLIFを必要とすることなしにBMSC-CMを用いてNSCを培養する方法を含む。   It has also been demonstrated that BMSC-CM can be an alternative to using coated plates such as polyornithine / fibronectin coated plates for NSC culture and growth using NSC media. The disclosure herein demonstrates that NSCs can be grown using BMSC-CM on uncoated plates. Even if exogenous LIF is present in the NSC medium on the coated plate, the growth of NSC cultivated there alone and NSC using BMSC-CM on the uncoated plate is at least equivalent. It has been observed that, or beyond. That is, the present invention includes a method of culturing NSCs using BMSC-CM without the need for coated plates and exogenous LIF.

また、BMSC-CMの使用は、共培養システム中でBMSCを用いることなしにNSCに効果を与える形でNSCを培養する方法を提供する。本開示は、BMSC-CMが、NSCの培養を支持し、そしてBMSCとNSCを含む共培養システムを用いたときに見られるのと同等な効果をNSCに与えることを実証する。そのようなものとして、本発明は、NSCの多分化能を維持し、MHC分子の発現を調節すると同時にNSCの増殖を促進するためにBMSC-CMを用いたNSCの培養の方法を含む。   Also, the use of BMSC-CM provides a method for culturing NSCs in an effective manner for NSCs without using BMSCs in a co-culture system. The present disclosure demonstrates that BMSC-CM supports NSC culture and provides NSCs with an effect equivalent to that seen when using a co-culture system comprising BMSC and NSC. As such, the present invention includes a method of culturing NSCs using BMSC-CM to maintain NSC pluripotency, regulate the expression of MHC molecules and at the same time promote NSC proliferation.

本明細書で実証されるように、BMSCは骨髄ストローマ細胞調整培地(BMSC-CM)を作製するために用いられる。BMSC-CMは、NSC培地でBMSCを培養し、特に増殖因子、栄養因子、及び/又はサイトカインをNSC培地中に分泌させる手法によって、培養中にBMSCによって調整された培地である。BMSC-CMは、BMSCから分泌された増殖因子、栄養因子、及び/又はサイトカイン、並びにこれに限定はされないが、LIF、脳由来神経栄養因子(BDNF)、上皮増殖因子受容体(EGF)、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、FGF-6、グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)、顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)、肝細胞増殖因子(HGF)、IFN-γ、インスリン様増殖因子結合タンパク質(IGFBP-2)、IGFBP-6、IL-lra、IL-6、IL-8、単球走化性タンパク質(MCP-1)、単核性食細胞コロニー刺激因子(M-CSF)、神経栄養因子(NT3)、組織性メタロプロテアーゼ阻害剤(TIMP-1)、TIMP-2、腫瘍壊死因子(TNF-β)、血管内皮増殖因子(VEGF)、VEGF-D、ウロキナーゼ・プラスミノーゲン活性化因子受容体(uPAR)、骨形成タンパク質4(BMP4)、IL1-a、IL-3、レプチン、幹細胞因子(SCF)、ストローマ細胞由来因子-1(SDF-1)、血小板由来増殖因子-BB(PDGFBB)、腫瘍細胞増殖因子ベータ(TGFβ-1)、及びTGFβ-3のいずれかを含むことができる。   As demonstrated herein, BMSC is used to make bone marrow stromal cell conditioned medium (BMSC-CM). BMSC-CM is a medium conditioned by BMSC during culture by culturing BMSC in NSC medium and in particular secreting growth factors, trophic factors and / or cytokines into NSC medium. BMSC-CM is a growth factor, trophic factor, and / or cytokine secreted from BMSC, and includes but is not limited to LIF, brain-derived neurotrophic factor (BDNF), epidermal growth factor receptor (EGF), base Fibroblast growth factor (bFGF), FGF-6, glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF), granulocyte colony stimulating factor (GCSF), hepatocyte growth factor (HGF), IFN-γ, insulin-like growth factor binding Protein (IGFBP-2), IGFBP-6, IL-lra, IL-6, IL-8, monocyte chemotactic protein (MCP-1), mononuclear phagocyte colony stimulating factor (M-CSF), nerve Nutritional factor (NT3), tissue metalloprotease inhibitor (TIMP-1), TIMP-2, tumor necrosis factor (TNF-β), vascular endothelial growth factor (VEGF), VEGF-D, urokinase plasminogen activation Factor receptor (uPAR), bone morphogenetic protein 4 (BMP4), IL1-a, IL-3, leptin, stem cell factor (SCF), stromal cell-derived factor-1 (SDF-1), platelet-derived growth factor-BB ( PD GFBB), tumor cell growth factor beta (TGFβ-1), and TGFβ-3.

BMSC-CMはNSCの多分化能力維持しつつ、NSCを増殖、拡大するために有用である。BMSC-CMの使用は、NSCの増殖及び拡大のために、NSCに対して、特にBMSCから分泌される増殖因子、栄養因子、及び/又はサイトカインをもたらす方法を提供する。BMSC-CMの使用は、非コーティング表面上で、外因性のLIFを添加したNSC培地を用いて培養したときと同等の、またはそれを超えた速度でNSCの増殖を誘導する方法を提供する。すなわち本発明は、大量の治療用NSCを生産するための、BMSC-CMを用いた組成物と方法を提供する。   BMSC-CM is useful for proliferating and expanding NSC while maintaining NSC's multipotency. The use of BMSC-CM provides a way for NSCs to grow and expand, providing NSCs with growth factors, trophic factors, and / or cytokines that are specifically secreted from BMSCs. The use of BMSC-CM provides a method of inducing NSC growth on uncoated surfaces at a rate comparable to or greater than when cultured with NSC medium supplemented with exogenous LIF. That is, the present invention provides compositions and methods using BMSC-CM to produce large amounts of therapeutic NSCs.

多分化能を維持しつつ、NSCの増殖を支持するためにBMSC-CMを利用することに加えて、本公開は、BMSC-CM中でNSCを培養することがNSCによるMHC分子の発現を調節する方法を提供するということも実証する。好ましくは、BMSC-CM中でNSCを培養することは、外因性LIF存在下のNSC培地中で培養された他の同等のNSCによるMHC分子の発現に比べ、NSCによるMHC分子の発現を低下させる。すなわち、BMSC-CM中でNSCを培養することは、MHC分子の発現アップレギュレーションを低下、及び/又は抑制する。   In addition to using BMSC-CM to support NSC proliferation while maintaining pluripotency, culturing NSCs in BMSC-CM regulates the expression of MHC molecules by NSC It also demonstrates that it provides a way to do this. Preferably, culturing NSCs in BMSC-CM reduces the expression of MHC molecules by NSCs compared to the expression of MHC molecules by other equivalent NSCs cultured in NSC medium in the presence of exogenous LIF. . That is, culturing NSCs in BMSC-CM reduces and / or suppresses MHC molecule expression upregulation.

NSCによるMHC分子の発現を調節するためのBMSC-CMの使用は、BMSC-CM存在下で増殖したNSCが、MHCクラスII分子の検出のために使用される条件下でMHCクラスII分子を発現せず、また外因性のLIFの入ったNSC培地中で培養された他の同等NSCと比較して、低いMHCクラスI発現レベルを示したという発見に基づく。この所見は、接触依存的または接触非依存的のいずれかにおいてNSCとBMSCを共培養した後に、NSCによるMHC分子の発現が低下するという所見と一致する。いずれにしても、接触依存的または接触非依存的方法で、支持細胞層としてのBMSCあるいはBMSC-CM中でのNSCの培養のいずれかを用いたNSCによるMHC分子発現の低下は、NSCによってMHC分子発現を低下させる方法を提供する。本明細書に開示された方法を用いてのMSC分子の発現が調節できるという発見は、治療用に有用なNSC集団を生産する方法を提供する。また、ここに開示された方法を用いたNSCによるMSC分子の発現低下は、レシピエントへの移植成功確率を増加させる方法をも提供する。   The use of BMSC-CM to regulate the expression of MHC molecules by NSCs means that NSCs grown in the presence of BMSC-CM express MHC class II molecules under the conditions used for detection of MHC class II molecules And based on the discovery that it showed lower MHC class I expression levels compared to other equivalent NSCs cultured in NSC medium with exogenous LIF. This finding is consistent with the finding that expression of MHC molecules by NSC is reduced after co-culture of NSC and BMSC in either contact-dependent or contact-independent manner. In any case, the reduction of MHC molecule expression by NSCs using either NSC cultures in BMSCs or BMSC-CM as a feeder cell layer in a contact-dependent or contact-independent manner is caused by NSCs. A method of reducing molecular expression is provided. The discovery that the expression of MSC molecules can be modulated using the methods disclosed herein provides a way to produce therapeutically useful NSC populations. In addition, reduction of MSC molecule expression by NSCs using the methods disclosed herein also provides a way to increase the probability of successful transplantation into a recipient.

本開示に基づいて、本発明は、NSCによるMHC分子発現を低下させると同時に、NSCを培養、増殖させるためのBMSC-CMの利用を包含する。すなわち、本発明は、NSC増殖のためのBMSC-CMの使用が、外因性LIFの存在下、NSC培地で培養された他の同等のNSCと比較して、NSC上のMHC分子のアップレギュレーションが低下、及び/又は抑制されるという発見に基づいている。そのようなものとして、本発明は、治療用に有用な細胞を生産する方法を含む。   Based on this disclosure, the present invention encompasses the use of BMSC-CM to cultivate and proliferate NSC while simultaneously reducing MHC molecule expression by NSC. That is, the present invention shows that the use of BMSC-CM for NSC growth is more up-regulated on MSC molecules on NSC compared to other equivalent NSCs cultured in NSC medium in the presence of exogenous LIF. It is based on the discovery that it is reduced and / or suppressed. As such, the present invention includes a method of producing cells useful for therapy.

遺伝的に異なった個体間(同種異系)の細胞移植は常に移植拒絶の危険性を伴うということは広く定着している。ほぼすべての細胞は主要適合性抗原であるMHCクラスI分子の生産物を発現している。さらに、多くの細胞タイプは、炎症性サイトカインに曝されたときにMHCクラスII分子の発現が誘導される。同種異系移植片の拒絶は、主に、MHCクラスIおよびクラスII分子を認識するCD4およびCD8サブクラスを有するT細胞によって媒介される。移植における主目的は、レシピエントに生じる移植片拒絶免疫反応を誘導することのないドナー移植片の永久的な生着である。そのようなものとして、本発明は、ここに開示されたNSCによるMHC分子発現を低下させるための方法を用いて移植前にNSCを培養することによって、レシピエントに移植されたNSCに対するレシピエント側の細胞による免疫反応を減少及び/又は排除するための方法を包含する。特定の理論に限定されるものではないが、ここに開示された方法を用いたNSCによるMHC分子の発現低下は、NSCの細胞膜上のMHC分子の量を低下させ、その結果として、レシピエント中のNSCの免疫原性を低下させる。   It is widely established that genetically different individuals (allogeneic) cell transplantation always carries the risk of transplant rejection. Almost all cells express the product of MHC class I molecules, which are the major compatible antigens. In addition, many cell types are induced to express MHC class II molecules when exposed to inflammatory cytokines. Allograft rejection is primarily mediated by T cells having CD4 and CD8 subclasses that recognize MHC class I and class II molecules. The main goal in transplantation is the permanent engraftment of donor grafts without inducing the graft rejection immune response that occurs in the recipient. As such, the present invention provides a method for cultivating NSCs prior to transplantation using the methods for reducing MHC molecule expression by NSCs disclosed herein to provide a recipient side for transplanted NSCs in a recipient. Methods for reducing and / or eliminating the immune response by the cells. Without being limited to a particular theory, reduced expression of MHC molecules by NSCs using the methods disclosed herein reduces the amount of MHC molecules on the NSC cell membrane, and as a result, in recipients. Reduces the immunogenicity of NSCs.

本発明はまた、例えば、細胞治療または遺伝子治療などにNSCが使われ得るように、外因性の遺伝子を発現するNSCを得るために利用できる。すなわち、本発明は、外因性遺伝子を発現する大量のNSCの生産を可能にする。外因性遺伝子とは例えば内因性遺伝子の外因性バージョンのことである(すなわち、遺伝子の野生型バージョンを、変異を含む欠損型対立遺伝子に置き換えるために使用することができる)。外因性遺伝子は、中枢神経系再生のための栄養因子や癌を対象とした細胞障害性遺伝子を含み得る。該外因性遺伝子は、必ずしもそうではないが、一般的には、ひとつあるいはそれ以上の付加遺伝子と共有結合(すなわち、融合)している。「付加遺伝子」の例示として、内因性の遺伝子と同じ染色体部位に、外因性の遺伝子を取り込ませた細胞を選択する「ポジティブ」選択のために用いられる遺伝子、及び外因性の遺伝子を取り込ませた細胞を選択する「ネガティブ」選択のために用いられる遺伝子、あるいはその両方などが挙げられる。   The present invention can also be used to obtain NSCs that express exogenous genes, such that, for example, NSCs can be used for cell therapy or gene therapy. That is, the present invention enables the production of large amounts of NSCs that express exogenous genes. An exogenous gene is, for example, an exogenous version of an endogenous gene (ie, a wild type version of the gene can be used to replace a defective allele containing a mutation). The exogenous gene can include a trophic factor for central nervous system regeneration and a cytotoxic gene targeting cancer. Generally, although not necessarily, the exogenous gene is covalently linked (ie, fused) to one or more additional genes. As an example of an “additional gene”, a gene used for “positive” selection that selects a cell into which an exogenous gene has been incorporated and an exogenous gene have been incorporated into the same chromosomal site as the endogenous gene. Examples include genes used for “negative” selection to select cells, or both.

本発明の方法によって得られたNSCは、選択型細胞へとNSCを分化させるための当該分野で公知の培養条件の選択によって、神経細胞、星状細胞、オリゴデンドロサイトのような細胞へと分化誘導することが可能である。   NSCs obtained by the method of the present invention are differentiated into cells such as neurons, astrocytes and oligodendrocytes by selection of culture conditions known in the art for differentiating NSCs into selective cells. It is possible to guide.

本開示で述べるように、培養、増殖されたNSCは、選択した細胞タイプに分化する前、あるいはその後に、NSCを用いた治療が可能であるとして当該分野で知られる様々な疾患を治療するために利用できる。NSCに挿入された外因性の遺伝子を有する、また有さない治療法を含み得る治療法において、NSCは有用である。そのような疾患の例としては、これに限定はされないが、脳外傷、ハンチントン病、アルツハイマー病、パーキンソン病、脊髄損傷、脳卒中、多発性硬化症、癌、中枢神経系のリソソーム病、頭部外傷が含まれる。   As described in this disclosure, cultured and expanded NSCs can be used to treat various diseases known in the art as being capable of treatment with NSCs before or after differentiation into a selected cell type. Available to: NSCs are useful in treatments that may include treatments with and without exogenous genes inserted into the NSC. Examples of such diseases include, but are not limited to, brain trauma, Huntington's disease, Alzheimer's disease, Parkinson's disease, spinal cord injury, stroke, multiple sclerosis, cancer, central nervous system lysosomal disease, head trauma Is included.

(NSC及びBMSCの単離)
NSCは、哺乳類、好ましくは人間の中枢神経系から得られる。これらの細胞は、これに限定はされないが、前脳、後脳、脳全体、および脊髄を含むさまざまな組織から得ることができる。本明細書中で別に詳述する方法、又は公知の方法、例えば、参照することによって本明細書中で全文が援用される米国特許5,958,767に開示された方法を用いることでNSCは単離され、培養できる。NSCを単離する他の方法は公知であり、将来開発されるであろう方法も含め、当業者は容易に用いることができる。本発明は、目的の細胞を得るための、これらの、又は他の方法には全く限定されない。
(Isolation of NSC and BMSC)
NSCs are obtained from the central nervous system of mammals, preferably humans. These cells can be obtained from a variety of tissues including, but not limited to, the forebrain, hindbrain, whole brain, and spinal cord. NSCs are isolated using methods detailed elsewhere herein, or known methods, such as those disclosed in US Pat. No. 5,958,767, which is incorporated herein by reference in its entirety, Can be cultured. Other methods of isolating NSC are known and can be readily used by those skilled in the art, including methods that will be developed in the future. The present invention is in no way limited to these or other methods for obtaining the desired cells.

多くの異なったタイプの組織、例えば、ドナー組織からの個々の細胞の分離によって、結合組織の細胞外マトリックスから、又は市販のNSCの原料からNSCは単離できる。1つの例では、無菌操作により脳の組織が取り出され、トリプシンや、コラゲナーゼなどの酵素処理を含む方法、又はすり潰しや、鈍器(blunt instrument)による処理などの物理的な分離手段を用いる方法など、あらゆる公知の方法を用いることで細胞は分離される。神経の細胞、及び他の多分化能幹細胞の分離は、無菌の組織培養基中で実施できる。分離された細胞は、200〜2000rpm、通常は400〜800rpmの低速で遠心分離され、懸濁培地は吸引され、そして細胞は培地で再懸濁される。   NSCs can be isolated from many different types of tissues, eg, individual cells from donor tissues, from the extracellular matrix of connective tissue, or from commercially available NSC sources. In one example, brain tissue is removed by aseptic manipulation and methods including enzyme treatments such as trypsin and collagenase, or methods using physical separation means such as grinding or treatment with blunt instruments, etc. Cells can be separated using any known method. Separation of neural cells and other multipotent stem cells can be performed in a sterile tissue culture medium. The separated cells are centrifuged at a low speed of 200-2000 rpm, usually 400-800 rpm, the suspension medium is aspirated, and the cells are resuspended in the medium.

BMSCの原料、及びそれらの原料からBMSCを得る方法は公知である。実質的に、BMSCは、あらゆる骨髄、例えばヒトのドナーの腸骨稜の吸引によって得られる骨髄などから得ることができる。ドナーから骨髄を得る方法は、当該技術分野においてよく知られており、例えば、本明細書中で全文が援用される米国特許6,653,134及び国際公開WO96/30031に記載されている。ヒト間葉系幹細胞は、ケンブレックス社(ウォーカーズビル,MD)から購入することもできる   BMSC raw materials and methods for obtaining BMSCs from these raw materials are known. Virtually BMSCs can be obtained from any bone marrow, such as bone marrow obtained by aspiration of the iliac crest of a human donor. Methods for obtaining bone marrow from a donor are well known in the art and are described, for example, in US Pat. No. 6,653,134 and International Publication WO 96/30031, which are incorporated herein in their entirety. Human mesenchymal stem cells can also be purchased from Cambridge (Walkersville, MD)

(単離された神経幹細胞の使用)
単離された神経幹細胞は、さまざまな形で使用することができる。病気又は負傷で失われた哺乳類の細胞を再構築する為に、これらの細胞は使用できる。自己の、又は同種異系の神経幹細胞の遺伝子組換えによって、遺伝病は、遺伝的欠損の修正、または病気の予防のための治療ができる。ホルモン、酵素、増殖因子などのような特定の分泌物の欠乏に関連する病気もまた、NSCを使用することで治療できる。中枢神経系障害は、神経変性疾患などの数多くの苦痛(例えば、アルツハイマー病又はパーキンソン病のもの)、深刻な脳損傷(例えば、卒中、頭部外傷、脳性まひ、腫瘍切除、化学治療及び放射線治療法の補助治療)、並びに数多くの中枢神経系機能障害(例えば、うつ病、てんかん、及び精神分裂症)を包含する。これには限定されないが、アルツハイマー病、多発性硬化症(MS)、ハンティングトン舞踏病、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、及びパーキンソン病を含む疾病は、全て中枢神経系の特定の位置にある神経細胞の変性に関連しており、その細胞、又は脳の領域は、その本来の機能を果たすことができないことになる。ここに記載されている単離され、また培養されたNSCは、これらの疾病を治療するために、前駆細胞の材料として、また拘束された細胞に対して用いることができる。内因性の幹細胞と中枢神経系の再生を刺激する栄養因子の材料としてNSCを用いることができる。
(Use of isolated neural stem cells)
Isolated neural stem cells can be used in various forms. These cells can be used to reconstruct mammalian cells that are lost due to illness or injury. By genetic recombination of autologous or allogeneic neural stem cells, genetic diseases can be treated to correct genetic defects or prevent disease. Diseases associated with a deficiency of certain secretions such as hormones, enzymes, growth factors, etc. can also be treated using NSCs. Central nervous system disorders can result in a number of pains such as neurodegenerative diseases (e.g. those of Alzheimer's or Parkinson's disease), severe brain damage (e.g. stroke, head trauma, cerebral palsy, tumor resection, chemotherapy and radiation therapy). Law), as well as numerous central nervous system dysfunctions (eg, depression, epilepsy, and schizophrenia). Diseases including but not limited to Alzheimer's disease, multiple sclerosis (MS), Huntington's chorea, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), and Parkinson's disease are all specific locations in the central nervous system. Associated with the degeneration of a neuron in that cell, or area of the brain, will not be able to perform its original function. The isolated and cultured NSCs described herein can be used as progenitor cell material and against constrained cells to treat these diseases. NSCs can be used as a source of trophic factors that stimulate the regeneration of endogenous stem cells and the central nervous system.

本明細書に記載されている培養されたNSCは、液体窒素温度で凍結し長期間保存し、解凍して再び使用することができる。通常、細胞はDMSO10%、NSC90%のNSC媒体に保存される。一度解凍されると、細胞は本明細書中で別に詳述する方法を用いて増殖できる。   The cultured NSCs described herein can be frozen at liquid nitrogen temperature, stored for a long time, thawed and used again. Usually, cells are stored in NSC medium of DMSO 10%, NSC 90%. Once thawed, the cells can be grown using methods detailed elsewhere herein.

(遺伝子組換え)
NSCの培養に有益な、栄養因子、増殖因子、サイトカイン、神経栄養因子などの分子を生産するために、外因性の遺伝子の材料を細胞に導入させることによって、本発明の細胞の遺伝子を組換えることができる。例えば、EGFのような因子を発現するための遺伝子組換えをされていないBMSCとの比較で、高いレベルで上皮細胞成長因子(EGF)を発現し、分泌するために、BMSCの遺伝子を組換えることができる。特定の理論に限定されないが、EGFを発現し、分泌するために遺伝子を組換えられたBMSCは、そのような因子を発現するための遺伝子組換えをされていない別の同等のBMSCと比較して、増加した濃度で発現、分泌を行う。
(gene recombination)
In order to produce molecules such as trophic factors, growth factors, cytokines, and neurotrophic factors useful for NSC culture, the gene of the cell of the present invention is recombined by introducing exogenous genetic material into the cell. be able to. For example, recombine BMSC genes to express and secrete epidermal growth factor (EGF) at a higher level compared to BMSCs that have not been genetically modified to express factors such as EGF be able to. Without being limited to any particular theory, a BMSC that has been genetically modified to express and secrete EGF is compared to another equivalent BMSC that has not been genetically modified to express such factors. Expression and secretion at increased concentrations.

共培養システムにおいて、遺伝子組換えBMSCを使用する利益は、外因性因子の共培養システムへの供給を、遺伝子組換えBMSCに連続的に行えることである。外因性因子は、培養されたBMSCかNSCまたはその両方に利益を与える役割を果たす。また、BMSCに導入された外因性遺伝物質は、遺伝子組換えBMSCからの他の内因性因子分泌に寄与できる。さらに、遺伝子を組換えBMSCは、隣接している細胞からの内因性因子分泌に寄与できる。すなわち本発明は、共培養システムへの外因性因子の絶え間ない供給を提供するために遺伝子組換えBMSCを使用することを包含し、そして、時には、BMSCに導入された外因性遺伝物質は、遺伝子を組換えBMSC、及び/又は隣接している細胞からの内因性因子の分泌に寄与する。いずれにしても、外因性因子、及び/又はBMSCから分泌された内因性因子はNSCの培養と増殖のための有益な要因を与える。   An advantage of using the recombinant BMSC in the co-culture system is that the exogenous factor can be continuously supplied to the recombinant BMSC. Exogenous factors serve to benefit cultured BMSCs and / or NSCs. In addition, exogenous genetic material introduced into BMSC can contribute to the secretion of other endogenous factors from recombinant BMSC. Furthermore, genetically modified BMSCs can contribute to endogenous factor secretion from neighboring cells. That is, the present invention encompasses the use of genetically modified BMSCs to provide a continuous supply of exogenous factors to a co-culture system, and sometimes exogenous genetic material introduced into BMSCs is gene Contributes to the secretion of endogenous factors from recombinant BMSCs and / or neighboring cells. In any case, exogenous factors and / or endogenous factors secreted from BMSCs provide beneficial factors for NSC culture and growth.

さらに、EGFの濃度が増加したBMSC-CMを作製するためにも、EGFなどの因子を発現し、分泌するために遺伝子組換えされたBMSCを使用することができる。遺伝子組換えされたBMSCは、外因性因子の濃度増加をBMSC-CMにもたらすことに加え、遺伝子組換えBMSC、及び/又は隣接している細胞からの内因性因子の分泌に寄与することもできる。該因子は、これに限定はされないが、LIF、脳由来神経栄養因子(BDNF)、上皮増殖因子受容体(EGF)、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、FGF-6、グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)、顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)、肝細胞増殖因子(HGF)、IFN-γ、インスリン様増殖因子結合タンパク質(IGFBP-2)、IGFBP-6、IL-lra、IL-6、IL-8、単球走化性タンパク質(MCP-1)、単核性食細胞コロニー刺激因子(M-CSF)、神経栄養因子(NT3)、組織性メタロプロテアーゼ阻害剤(TIMP-1)、TIMP-2、腫瘍壊死因子(TNF-β)、血管内皮増殖因子(VEGF)、VEGF-D、ウロキナーゼ・プラスミノーゲン活性化因子受容体(uPAR)、骨形成タンパク質4(BMP4)、IL1-a、IL-3、レプチン、幹細胞因子(SCF)、ストローマ細胞由来因子-1(SDF-1)、血小板由来増殖因子-BB(PDGFBB)、腫瘍細胞増殖因子ベータ(TGFβ-1)、及びTGFβ-3を含む。   Furthermore, in order to produce BMSC-CM with increased EGF concentration, genetically modified BMSC can be used to express and secrete factors such as EGF. In addition to bringing increased concentrations of exogenous factors to BMSC-CM, genetically modified BMSCs can also contribute to secretion of endogenous factors from genetically modified BMSCs and / or neighboring cells . The factors include, but are not limited to, LIF, brain-derived neurotrophic factor (BDNF), epidermal growth factor receptor (EGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), FGF-6, glial cell-derived nerve Nutritional factor (GDNF), granulocyte colony stimulating factor (GCSF), hepatocyte growth factor (HGF), IFN-γ, insulin-like growth factor binding protein (IGFBP-2), IGFBP-6, IL-lra, IL-6 , IL-8, monocyte chemotactic protein (MCP-1), mononuclear phagocyte colony stimulating factor (M-CSF), neurotrophic factor (NT3), tissue metalloprotease inhibitor (TIMP-1), TIMP-2, tumor necrosis factor (TNF-β), vascular endothelial growth factor (VEGF), VEGF-D, urokinase plasminogen activator receptor (uPAR), bone morphogenetic protein 4 (BMP4), IL1-a IL-3, leptin, stem cell factor (SCF), stromal cell derived factor-1 (SDF-1), platelet derived growth factor-BB (PDGFBB), tumor cell growth factor beta (TGFβ-1), and TGFβ-3 including.

BMSC-CM作製のために遺伝子組換えBMSCを用いる利益は、遺伝子組換えをされていない別の同等のBMSCから作製されたBMSC-CMと比較すると、例えば、培地中に遺伝子組換えBMSCがEGFを分泌することによって、EGFなどの外因性の因子の濃度を増加させることである。遺伝子組換え細胞から分泌されるEGFの濃度増加により、より多くのEGFがBMSC-CMに存在する。さらに、遺伝子組換えBMSCから分泌されたEGFの濃度増加は、遺伝子組換えBMSC、及び/又は、隣接している細胞からの他の内因性因子の分泌に寄与できる。EGF、及び/又は他の因子が濃度増加しているBMSC-CMは、NSCを培養し、増殖する為に役立てることができる。   The benefit of using genetically modified BMSC for BMSC-CM production is that when compared to BMSC-CM produced from another equivalent BMSC that has not been genetically modified, for example Is to increase the concentration of exogenous factors such as EGF. Due to the increased concentration of EGF secreted from the genetically modified cells, more EGF is present in BMSC-CM. Furthermore, an increase in the concentration of EGF secreted from the recombinant BMSC can contribute to the secretion of the recombinant BMSC and / or other endogenous factors from neighboring cells. BMSC-CM with increased concentrations of EGF and / or other factors can be useful for culturing and proliferating NSCs.

もう一つの側面では、BMSCを遺伝子組換えして、BMSC共培養におけるNSCの増殖に引き続く、ガンシクロビルによる処理またはフローサイトメータでの分離によるNSCの取り出しで用いられるHSV-チミジンキナーゼまたは緑色蛍光タンパク質(GFP)のような遺伝子を発現することができる。   In another aspect, the HSV-thymidine kinase or green fluorescent protein (green fluorescent protein) used for genetic modification of BMSC and subsequent NSC growth in BMSC co-culture followed by NSC removal by treatment with ganciclovir or separation with a flow cytometer ( A gene such as GFP) can be expressed.

BMSCの遺伝子を組換えることに加えて、本発明は、遺伝子組換えNSCをも含む。個体中の欠陥細胞を交換するために、遺伝子組換えNSCを使用することができる。また、本発明は、分泌される所望のタンパク質を発現するのに使用できる。換言すれば、NSCは単離され、所望のタンパク質の遺伝子が導入され、そして所望のタンパク質が生成され作用し、また別の点では治療の効果が生じる個体に導入されることができる。本発明のこの側面は、個体に遺伝子組換えNSCを導入する手段で治療用タンパク質が個体に投与される遺伝子治療に関する。遺伝子組換えNSCは、本明細書で開示された方法を用いて培養され、単離され、体内でNSCによってタンパク質が発現、及び分泌されたときにその恩恵を受ける個体の中に導入される。   In addition to recombining BMSC genes, the present invention also includes recombinant NSCs. Genetically modified NSCs can be used to replace defective cells in an individual. The present invention can also be used to express a desired secreted protein. In other words, the NSC can be isolated, introduced with the gene for the desired protein, and can be introduced into an individual where the desired protein is produced and acts, or otherwise produces a therapeutic effect. This aspect of the invention relates to gene therapy in which a therapeutic protein is administered to an individual by means of introducing a recombinant NSC into the individual. Genetically modified NSCs are cultured, isolated using the methods disclosed herein, and introduced into an individual that benefits from the protein being expressed and secreted by NSCs in the body.

本発明によれば、異種タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む遺伝子構造体がNSCへ導入される。すなわち、細胞は、その発現が通常個体の治療効果を有する遺伝子を導入するために改変される。本発明のいくつかの側面によれば、患者、別の患者、又は非ヒト動物由来のNSCは、欠損遺伝子を取り替えるために、及び/又はその発現が個体の治療効果を有する遺伝子を導入するために改変できる。   According to the present invention, a genetic structure comprising a nucleotide sequence encoding a heterologous protein is introduced into the NSC. That is, the cells are modified to introduce genes whose expression normally has a therapeutic effect on the individual. According to some aspects of the invention, the NSC from a patient, another patient, or a non-human animal replaces the defective gene and / or introduces a gene whose expression has a therapeutic effect on the individual Can be modified.

遺伝子構造体が細胞の中に導入されるあらゆる場合において、異種遺伝子は、細胞内での遺伝子の発現の達成に必要な制御配列に、作用可能に結合している。このような制御配列として、プロモーターとポリアデニル化シグナルが挙げられる。   In any case where a genetic construct is introduced into a cell, the heterologous gene is operably linked to regulatory sequences necessary to achieve expression of the gene in the cell. Such control sequences include promoters and polyadenylation signals.

好ましくは、遺伝子構造体は発現ベクターとして供与され、その発現ベクターはベクターが細胞の中に導入されたときに、細胞によってコード配列が発現されるために必須の制御配列に作用可能に結合する異種タンパク用コード配列を含む。上記コード配列は、細胞中でのその配列の発現に必要な制御配列に作用可能に結合している。タンパク質をコードするヌクレオチド配列は、cDNA、ゲノムDNA、合成DNA、又はそれらのハイブリッド、もしくはmRNAのようなRNA分子であってもよい。   Preferably, the genetic construct is provided as an expression vector that is operably linked to regulatory sequences essential for the coding sequence to be expressed by the cell when the vector is introduced into the cell. Contains the coding sequence for the protein. The coding sequence is operably linked to regulatory sequences necessary for expression of the sequence in the cell. The nucleotide sequence encoding the protein may be cDNA, genomic DNA, synthetic DNA, or a hybrid thereof, or an RNA molecule such as mRNA.

遺伝子構造体は、制御エレメントに作用可能に結合する有益なタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含み、細胞質機能分子、機能的エピソーム分子として細胞中に存在し、又は細胞の染色体DNAに結合して存在する。外因性の遺伝子の材料は細胞に導入されて、プラスミドの形で別個の遺伝子の材料として存在する場合もある。もう一つの方法として、染色体に結合できる直鎖状DNAを細胞に導入することもできる。細胞にDNAを導入するときに、DNAの染色体への結合を促進する試薬を加えることができる。また、結合の促進に有用なDNA配列がDNA分子に含まれていてもよい。もう一つの方法として、細胞にRNAを導入してもよい。   A genetic construct contains a nucleotide sequence that encodes a beneficial protein that operably binds to a regulatory element and exists in the cell as a cytoplasmic functional molecule, a functional episomal molecule, or in association with the chromosomal DNA of the cell . The exogenous genetic material may be introduced into the cell and exist as a separate genetic material in the form of a plasmid. Alternatively, linear DNA that can bind to the chromosome can be introduced into the cell. When introducing DNA into a cell, a reagent that promotes binding of the DNA to the chromosome can be added. Further, a DNA sequence useful for promoting binding may be contained in the DNA molecule. As another method, RNA may be introduced into cells.

遺伝子発現の制御エレメントは、プロモーター、開始コドン、終止コドン、及びポリアデニル化シグナルを含む。これらのエレメントが本発明の細胞の中で機能するのが好ましい。さらに、ヌクレオチド配列が細胞内で発現し故にタンパク質を生産できるように、これらのエレメントがタンパク質をコードするヌクレオチド配列に作用可能に結合していることが好ましい。一般に、開始コドンと終止コドンはタンパク質をコードするヌクレオチド配列の一部であると考えられている。しかしながら、これらのエレメントが細胞内で機能的であることが好ましい。同様に、プロモーターとポリアデニル化シグナルは、本発明の細胞内で機能的でなければならない。本発明の実施に有用なプロモーターの例は、これには限定されないが、サイトメガロウイルスプロモーター、SV40プロモーター、及びレトロウイルスのような多くの細胞内でアクティブなプロモーターである。本発明の実施に有用なプロモーターの別の例は、これには限定されないが、組織特異的プロモーター、すなわち、いくらかの組織では機能するが、他では機能しないプロモーター、そして特異的な又は一般的なエンハンサー配列の有無に関わらず細胞内で標準的に発現している遺伝子のプロモーターを含む。いくつかの実施例では、エンハンサー配列の有無に関わらず細胞内で遺伝子を構成的に発現するプロモーターが使用されている。エンハンサー配列は、適切であるか、または必要である場合にそのような実施例において供される。   Control elements for gene expression include a promoter, a start codon, a stop codon, and a polyadenylation signal. It is preferred that these elements function in the cells of the invention. Furthermore, it is preferred that these elements be operably linked to the nucleotide sequence encoding the protein so that the protein can be produced because the nucleotide sequence is expressed in the cell. In general, start and stop codons are considered to be part of a nucleotide sequence that encodes a protein. However, it is preferred that these elements are functional in the cell. Similarly, the promoter and polyadenylation signal must be functional in the cells of the invention. Examples of promoters useful in the practice of the present invention are promoters active in many cells such as, but not limited to, cytomegalovirus promoter, SV40 promoter, and retrovirus. Another example of a promoter useful in the practice of the present invention includes, but is not limited to, tissue specific promoters, ie, promoters that function in some tissues but not others, and specific or general Includes promoters of genes that are normally expressed in cells with or without enhancer sequences. In some embodiments, a promoter is used that constitutively expresses the gene in the cell with or without an enhancer sequence. Enhancer sequences are provided in such examples where appropriate or necessary.

当該技術分野の通常の知識を有する者が容易に利用できる公知の技術を用いて、本発明の細胞はトランスフェクトできる。遺伝子によってコードされたタンパク質を発現する細胞に遺伝子構造体を導入するために用いられる標準的な方法で、外因性の遺伝子は細胞に導入できる。いくつかの実施例において、細胞は、リン酸カルシウム沈降トランスフェクション、DEAEデキストラントランスフェクション、電気穿孔法、顕微注入法、リポソームを介したトランスファー、化学物質を介したトランスファー、リガンドを介したトランスファー、又は組換え型ウイルスベクタートランスファーによってトランスフェクトされる。   The cells of the invention can be transfected using known techniques that are readily available to those with ordinary knowledge in the art. Exogenous genes can be introduced into cells by standard methods used to introduce genetic constructs into cells that express the protein encoded by the gene. In some examples, the cells are calcium phosphate precipitated transfection, DEAE dextran transfection, electroporation, microinjection, liposome-mediated transfer, chemical-mediated transfer, ligand-mediated transfer, or recombinant. Transfected by type viral vector transfer.

いくつかの実施例では、組換え型アデノウィルスベクターは、所望の配列と共にDNAを細胞に導入するために用いられる。いくつかの実施例では、組換え型レトロウイルスベクターは、所望の配列と共にDNAを細胞に導入するために用いられる。いくつかの実施例では、標準CaP04、DEAEデキストラン、又は脂質担体を介したトランスフェクション技術が、所望のDNAを分化した細胞に取り込むために用いられる。標準的な抗生物質耐性選択の技術が、トランスフェクト細胞を同定し、選択するために使用できる。いくつかの実施例では、顕微注入法によって直接細胞中ににDNAが導入される。同様に、細胞に外来DNAを導入するために、公知の電気穿孔法、又は粒子衝突技術が使用できる。通常、第二の遺伝子は、同時導入されるか、治療遺伝子にリンクされる。一般的に、第二の遺伝子は、選択可能な(selectable)抗生物質耐性遺伝子である。トランスフェクト細胞は、選択可能な(selectable)遺伝子を取り込まない細胞を殺す抗生物質中で培養することによって選択できる。2つの遺伝子が結合されておらず、同時導入されている多くの場合には、抗生物質処理を耐え抜く細胞は、中に両方の遺伝子を持っており、それらの両方を発現している。 In some embodiments, recombinant adenoviral vectors are used to introduce DNA into cells along with the desired sequence. In some embodiments, recombinant retroviral vectors are used to introduce DNA into cells along with the desired sequence. In some embodiments, standard CAP0 4, DEAE dextran, or transfection techniques through the lipid carrier, used to capture the differentiated cells of the desired DNA. Standard antibiotic resistance selection techniques can be used to identify and select transfected cells. In some embodiments, DNA is introduced directly into cells by microinjection. Similarly, known electroporation or particle bombardment techniques can be used to introduce foreign DNA into cells. Usually, the second gene is co-introduced or linked to a therapeutic gene. In general, the second gene is a selectable antibiotic resistance gene. Transfected cells can be selected by culturing in antibiotics that kill cells that do not take up a selectable gene. In many cases where the two genes are not joined and are co-introduced, the cell that survives antibiotic treatment has both genes in it and expresses both of them.

以下の例は、本発明の都合の好ましい実施例を、より完全に具体的に説明するために示される。これらの例は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を決して制限するものではない。   The following examples are presented in order to more fully illustrate the preferred embodiments of the invention. These examples in no way limit the scope of the invention as defined by the appended claims.

(NSCの増殖と拡大のための支持細胞としてのBMSC)
NSCの培養ではそ増殖速度と拡大を促進するためには、増殖因子及び特定の基層を必要とするので、NSCの培養は困難である。増殖因子に関しては、FGF及び/又はEGFを含み、血清を含まない特定(defined)増殖培地への外因性LIFの添加は、NSCの増殖を著しく促進する。本明細書中で別に述べたように、外因性LIFと培養皿のコーティングの組み合わせは、多分化能を維持しつつ、更にNSCの増殖レベルを増大させる。
(BMSC as support cells for NSC growth and expansion)
NSC culture is difficult because NSC culture requires growth factors and a specific substratum to promote growth and expansion. With respect to growth factors, the addition of exogenous LIF to defined growth media containing FGF and / or EGF and no serum significantly promotes NSC growth. As stated elsewhere herein, the combination of exogenous LIF and culture dish coating further increases the level of NSC proliferation while maintaining pluripotency.

骨髄ストローマ細胞(BMSC)は容易に得ることができ、培養で実質的に同一の細胞集団を増殖させることができる。さらに、BMSCはNSCの増殖を促進するであろういくらかの栄養因子を分泌する。従って、本実施例は、BMSCがNSCの増殖のための共培養システムにおいて細胞を支持する役割を果たすことができることを実証する。   Bone marrow stromal cells (BMSCs) can be easily obtained and a substantially identical cell population can be grown in culture. In addition, BMSCs secrete some trophic factors that will promote NSC growth. Thus, this example demonstrates that BMSC can play a role in supporting cells in a co-culture system for NSC growth.

本実施例に示された実験に使用される材料と方法をここに述べる。   The materials and methods used in the experiments shown in this example are now described.

(ヒト胎児の神経幹細胞(NSC)の確立、維持、及び特徴付け)
アドバンスド・バイオサイエンス・リソーシーズ社(Advanced Bioscience Resources Inc.)(アラメダ、カリフォルニア)からヒトの脳(11-14週の胎児)を得た。脳組織は冷リン酸緩衝生理食塩水(PBS)中で粉砕した。遠心沈殿法により細胞をペレット状にし、10mlのNSC増殖培地(DMEM/F12、8mMグルコース、グルタミン、20mM重炭酸ナトリウム、15mM HEPES、8μg/mlヘパリン、N2サプリメント、lOng/ml bFGF、20ng/mlEGF)で再懸濁した。細胞をポリオルニチンでコーティングされたT-25cmのフラスコの上に播種し、5%C02のインキュベーター中で37℃にて培養した。培養は、培地の50%が新しい培地と一日おきに取替えられられることでフィードされ、14日ごとのトリプシン処理で継代された。液体窒素の気相中で、10%DMSOのNSC培地において細胞を凍結保存した。細胞を解凍し、bFGFとEGFの存在下で最初に約1-2継代培養した後、10ng/ml LIFが補充された完全増殖培地に播種した。
(Establishment, maintenance and characterization of human fetal neural stem cells (NSC))
Human brains (11-14 week fetuses) were obtained from Advanced Bioscience Resources Inc. (Alameda, Calif.). Brain tissue was ground in cold phosphate buffered saline (PBS). Cells are pelleted by centrifugation and 10 ml of NSC growth medium (DMEM / F12, 8 mM glucose, glutamine, 20 mM sodium bicarbonate, 15 mM HEPES, 8 μg / ml heparin, N 2 supplement, lOng / ml bFGF, 20 ng / ml EGF ). Cells were seeded onto T-25 cm flasks coated with polyornithine and cultured at 37 ° C. in a 5% CO 2 incubator. Cultures were fed with 50% of the medium being replaced with fresh medium every other day and passaged with trypsinization every 14 days. Cells were cryopreserved in 10% DMSO NSC medium in a liquid nitrogen gas phase. Cells were thawed and first subcultured for about 1-2 in the presence of bFGF and EGF and then seeded in complete growth medium supplemented with 10 ng / ml LIF.

別のNSC増殖培地は、本明細書で開示された方法に用いることができる。例えば、L-グルタミン、bFGF、EGF、及びB27が補充され、レチノイン酸が除かれたNeurobasal(商標)培地(インビトジェン社、カールスバッド、カリフォルニア)で細胞を培養することができる。別のNSC増殖培地としては、増殖因子が補充されたNeuroCult(登録商標)(ステムセル・テクノロジーズ社、バンクーバーBC、カナダ)である。特定の理論に限定されるものではないが、どんな培地でもNSCの培養に用いることができる。しかしながら、好適な培地は、複数の細胞タイプに分化できる細胞の潜在能力を維持しつつ、細胞が増殖し、拡大することを可能にする。   Alternative NSC growth media can be used for the methods disclosed herein. For example, cells can be cultured in Neurobasal ™ medium (Invitrogen, Carlsbad, Calif.) Supplemented with L-glutamine, bFGF, EGF, and B27 and free of retinoic acid. Another NSC growth medium is NeuroCult® (Stem Cell Technologies, Vancouver BC, Canada) supplemented with growth factors. Without being limited to a particular theory, any medium can be used for NSC culture. A suitable medium, however, allows the cells to grow and expand while maintaining the cell's potential to differentiate into multiple cell types.

特徴付けのために、NSCは、異なった継代で、コーティングされたチャンバースライドグラス上に播種され、4%のパラホルムアルデヒドで固定され、ネスチン及びグリア線維性酸性タンパク質(GFAP)の染色がされた。bFGF、EGF、及びLIFを除去しながら、Neurobasal(商標)培地、B27サプリメント、及びBDNFを用いてNSCを処理することにより、およそ14日間NSCを分化させた。より特異な系統に細胞を分化するために別の分化条件を用いてもよい。細胞は固定され、微小管結合タンパク質(MAP2;ニューロンのマーカー)及びGFAP(星状細胞のマーカー)が染色された。ニューロンのサブタイプを特定するために、抗γ-アミノ酪酸(GABA)、抗チロシン水酸化酵素(TH)を用いて細胞を染色した。使用された一次抗体は、ヒト特異的ネスチン10倍希釈(R&Dシステムズ社製)、MAP2 500倍希釈(シグマ社製)、GFAP 1000倍希釈(ダコ社製)、O4 100倍希釈、NG-2 200倍希釈(ケミコン社製)である。これらの実験に使用された二次抗体は、商標Alexa Fluor 488トリ抗マウス500倍希釈(モレキュラプローブス社製)及び商標Alexa Fluor 594トリ抗ウサギ500倍希釈(モレキュラプローブス社製)である。   For characterization, NSCs were seeded on coated chamber slides at different passages, fixed with 4% paraformaldehyde, and stained for nestin and glial fibrillary acidic protein (GFAP). . NSCs were differentiated for approximately 14 days by treating NSCs with Neurobasal ™ medium, B27 supplement, and BDNF while removing bFGF, EGF, and LIF. Different differentiation conditions may be used to differentiate the cells into more specific lineages. Cells were fixed and stained for microtubule-associated protein (MAP2; neuronal marker) and GFAP (astrocytic marker). To identify neuronal subtypes, cells were stained with anti-γ-aminobutyric acid (GABA), anti-tyrosine hydroxylase (TH). The primary antibodies used were human-specific nestin 10-fold diluted (R & D Systems), MAP2 500-fold diluted (Sigma), GFAP 1000-fold diluted (Dako), O4 100-fold diluted, NG-2 200 Double dilution (Chemicon). The secondary antibodies used in these experiments were diluted with the trademark Alexa Fluor 488 avian anti-mouse 500-fold (Molecular Probes) and the trademark Alexa Fluor 594 avian anti-rabbit 500-fold (Molecular Probes). is there.

NSCは、造血細胞マーカーCD45及びCD14、幹細胞マーカーCD34、CD133及びCD56、並びに免疫原性/刺激性マーカーCD80、CD86、MHCクラスI及びMHCクラスIIを含むいくつかのマーカーの発現について、フローサイトメトリーを用いて分析された。   NSC is a flow cytometer for expression of several markers including hematopoietic cell markers CD45 and CD14, stem cell markers CD34, CD133 and CD56, and immunogenic / stimulatory markers CD80, CD86, MHC class I and MHC class II. Was analyzed.

また、ネスチン発現細胞の定量分析もまたフローサイトメトリーを用いて測定された。この分析は、抗ネスチン(R&D社製)、及びAlexa-fluor488(商標)と結合したヤギ抗マウスIgを用いて行われた。NSCは、ベクトン-ディッキンソン社製サイトフィックス/サイトパームキット(商標)を使用説明書を少し変更して用いることで、固定、及び透過処理された。   Quantitative analysis of nestin-expressing cells was also measured using flow cytometry. This analysis was performed using anti-nestin (R & D) and goat anti-mouse Ig conjugated with Alexa-fluor488 ™. NSCs were fixed and permeabilized by using Becton-Dickinson's Cytofix / Cytopalm Kit (trademark) with slightly different instructions.

(ヒト骨髄ストローマ細胞(BMSC)の確立、維持、及び特徴付け)
BMSCは、当該技術分野の公知の方法によって生産された。例えば、ヒト骨髄は、注射針吸引によって採取された。骨髄中で、有核細胞が数えられた。骨髄は、PBSで希釈され、ヘスパン(登録商標)と混合された。ヘスパン/細胞懸濁混合液は、約45分〜1時間、静置された。その間、赤血球(RBC)が沈降したことで、上澄み層中に有核細胞の集まりができた。RBCの除去後、有核細胞は、洗浄され、数えられた。
(Establishment, maintenance and characterization of human bone marrow stromal cells (BMSCs))
BMSC was produced by methods known in the art. For example, human bone marrow was collected by needle aspiration. Nucleated cells were counted in the bone marrow. Bone marrow was diluted with PBS and mixed with Hesspan®. The Hesspan / cell suspension mixture was allowed to stand for about 45 minutes to 1 hour. Meanwhile, red blood cells (RBC) settled, and nucleated cells gathered in the supernatant layer. After removal of RBCs, nucleated cells were washed and counted.

有核細胞は、例えばポリスチレン製の組織培養用処理容器で、10%ウシ胎児血清を含むDMEM低グルコース培地中で、培養された。第一の培養は、3日から4日ごとに培地を交換しながら、約12日から17日間続けて観察された。接着性紡錘状細胞が十分な数となったとき、トリプシンを用いて接着性細胞を剥がして培養は継代された。細胞は、別容器に移され、引き続き、継代ごとに一度培地を交換しながら約1週間培養が続けられた。   Nucleated cells were cultured in a DMEM low glucose medium containing 10% fetal calf serum, for example, in a tissue culture processing vessel made of polystyrene. The first culture was observed continuously for about 12 to 17 days with medium changes every 3 to 4 days. When the number of adherent spindle cells was sufficient, the culture was passaged by removing the adherent cells using trypsin. The cells were transferred to a separate container, and continued to be cultured for about 1 week while changing the medium once every passage.

細胞はフローサイトメトリーにより特異的マーカーを利用して単一化するためのテストが行われた。CD45陰性、並びに90%以上のCD90及びCD13陽性である継代1又は2(PI又はP2)のBMSCが、共培養実験に用いられた。   The cells were tested for unification using specific markers by flow cytometry. BMSCs at passage 1 or 2 (PI or P2) that were CD45 negative and over 90% CD90 and CD13 positive were used for co-culture experiments.

(NSC増殖培地でのBMSCの培養)
BMSCは6穴プレート上に異なった密度で播種され、BMSC培地(低グルコース、ロット検査済み10%ウシ胎児血清含有DMEM)中で一晩接着させた。翌日、一つのプレートの培地をNSC培地(DMEM-F12,N2-サプリメント、EGF、20ng/ml、bFGF、10ng/ml、8llg/mlヘパリン、P/S)に置き換えた。残りのプレートには新しいBMSC培地を入れた。細胞には3日ごとに新しいBMSC、又はNSC培地を与えた。1セットの培養については、7日後にトリプシンで処理し、細胞数を数えた。もう1セットの細胞については12日後に回収し、細胞数を数えた。表1および図1に示されるように、BMSC培地で培養した場合には、BMSCはNSC培地で培養したときよりもはるかに多く増殖した。BMSC培地中で観察されたものに比べて、細胞がNSC培地中で示した初期の細胞数の増加は、低いものであった。しかし、7日後、NSC培地中においてはBMSC細胞数の増加はほとんどなかった。BMSC培地中では細胞は12日間以上増殖を続け、最終的に高い融合性が示された。NSC培地中では、BMSCは融合性細胞の渦巻形を形成しなかったが、可視的細胞死を除いては、形態的に正常であった。BMSC培地では、細胞の対照的な形態が観察された。
(BMSC culture in NSC growth medium)
BMSCs were seeded at different densities on 6-well plates and allowed to adhere overnight in BMSC media (low glucose, DMEM with 10% fetal bovine serum tested lot). The next day, the medium of one plate was replaced with NSC medium (DMEM-F12, N2-supplement, EGF, 20 ng / ml, bFGF, 10 ng / ml, 8 llg / ml heparin, P / S). The remaining plates were filled with fresh BMSC medium. Cells were given fresh BMSC or NSC medium every 3 days. One set of cultures was treated with trypsin after 7 days and the number of cells counted. Another set of cells was collected after 12 days and counted. As shown in Table 1 and FIG. 1, when cultured in BMSC medium, BMSC proliferated much more than when cultured in NSC medium. Compared to what was observed in BMSC medium, the initial increase in cell number that cells showed in NSC medium was low. However, after 7 days, there was almost no increase in the number of BMSC cells in NSC medium. Cells continued to grow for over 12 days in BMSC medium, and eventually showed high confluence. In NSC medium, BMSCs did not form confluent cells, but were morphologically normal except for visible cell death. In BMSC medium, a contrasting morphology of the cells was observed.

Figure 2007520233
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これらの結果は、NSC培地中でNSCとBMSCを一緒に培養した際、BMSCがNSCと競争してNSCよりも増殖するということが無いことを示す。   These results indicate that when NSC and BMSC are cultured together in NSC medium, BMSC does not compete with NSC and grow more than NSC.

(BMSCとNSCの共培養:コーティングされたプレート上NSCの生存および増殖と対比したBMSC上NSCの生存および増殖)
ヒトBMSC(hBM-03-016,PI)が、解凍され、洗浄され、数えられ、そして2枚の12穴プレートに、一つの穴につき7500個の細胞が播種された。同時に、別の12穴プレートは、15μg/mlポリオルニチン、次に10μg/mlヒトフィブロネクチンでコーティングされ、一晩置かれた。翌日、培養中のhNSCは回収され、EGFとFGFが含まれるNSC培地に再懸濁された。使用されたNSCは、hHB-007,P7であり、EGF、FGF及びLIFが含まれたNSC培地で培養されたものである。これらの細胞の大部分は、ニューロスフェアとして増殖したものである。これらの細胞をBMSCやコーティングされた穴に播種する際、ニューロスフェアは、できるだけ単細胞になるように分割された。BMSC上またはコーティングされたプレート上に、以下の条件で3組ずつNSCを播種した。
1. 25,000NSC+NSC培地、LIFなし
2. 25,000NSC+NSC培地、+LIF
3. 50,000NSC+NSC培地、LIFなし
4. 50,000NSC+NSC培地、+LIF
(Co-culture of BMSC and NSC: survival and proliferation of NSC on BMSC compared to survival and proliferation of NSC on coated plate)
Human BMSC (hBM-03-016, PI) was thawed, washed, counted, and seeded with 7500 cells per well in two 12-well plates. At the same time, another 12-well plate was coated with 15 μg / ml polyornithine followed by 10 μg / ml human fibronectin and left overnight. On the next day, hNSC in culture was collected and resuspended in NSC medium containing EGF and FGF. The NSC used was hHB-007, P7, which was cultured in an NSC medium containing EGF, FGF and LIF. Most of these cells proliferate as neurospheres. When these cells were seeded in BMSCs or coated holes, the neurospheres were split to be as single as possible. Three sets of NSCs were seeded on BMSCs or coated plates under the following conditions.
1. 25,000NSC + NSC medium without LIF
2. 25,000NSC + NSC medium, + LIF
3. 50,000NSC + NSC medium, no LIF
4.50,000NSC + NSC medium, + LIF

使用済み培地50%が新しい培地と置き換えられることによって、培養物には一日おきに栄養が与えられた。細胞の位相差顕微鏡写真が、その時々に撮影された。培養12-13日後、細胞はトリプシンを用いて回収された。簡潔に言えば、細胞は0.05%のトリプシンと伴に、5分間または全ての細胞が皿から離昇するまで置かれた。その後、トリプシンはダイズトリプシン阻害剤(SBTI)によって中和された。細胞はリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で洗浄され、その後、トリパンブルー染色液を用いて血球計算板で計測した。大きいBMSCと小さいNSCという2種の異なった大きさの細胞が顕微鏡下に見られた。この2つの集団は、別々に数えられた。最初のカウントは、3つの同型培養のうちの2つを貯蔵することにより、12日目に計測された。   The culture was fed every other day by replacing 50% of the spent medium with fresh medium. Phase contrast micrographs of the cells were taken from time to time. After 12-13 days in culture, cells were harvested using trypsin. Briefly, cells were placed with 0.05% trypsin for 5 minutes or until all cells were lifted from the dish. Subsequently, trypsin was neutralized by soybean trypsin inhibitor (SBTI). The cells were washed with phosphate buffered saline (PBS) and then counted on a hemocytometer using trypan blue staining solution. Two different sized cells were seen under the microscope, large BMSC and small NSC. The two groups were counted separately. Initial counts were measured on day 12 by storing two of the three homotypic cultures.

NSCはBMSC上に播種され、接着して、高濃度領域で単層として伸展した。これら細胞上の培地交換は難しくはなかった。他方では、特に、ニューロスフェアとして外因性LIF存在下にて増殖したNSC(図2)は、あまり接着しないので、培地を交換するときには極端に注意を払わなければならなかった。時々、吸引した培地の遠心分離がニューロスフェアの損失を妨ぐために必要とされた。またNSCは、低密度で播種されたときにはBMSCと共培養しなければ生存しなかった。共培養中に増殖したNSCは、平面で広く広がったBMSCの上で形態的に小円形の卵形の細胞ネットワークを形成した。単離されたコロニーを形成したNSCは、時々、線維芽細胞のBMSCのリングによって取り囲まれた(図3)。培養中は時間と共に、各々のコロニーが増殖するうちに、NSCの数が増えNSCのコロニーは大きくなる。外因性LIFの存在下で、かつ高い播種密度の場合のみ、NSCは単独で生存し、増殖する。しかしながら、共培養の場合は、外因性LIF非存在下であっても、NSCの著しい拡大が起こる。すなわち、BMSCは、支持細胞層の役割を果たし、NSCに栄養のサポートも与えたと思われる。NSCの著しい拡大は共培養中で得られ、それは、コーティング(即ち、ポリオルニチン/フィブロネクチンコーティング)された皿で、外因性LIFを添加して増殖したNSCの拡大に相当した。表2は、培養12日後に回収されたNSCとBMSCの数を表す。   NSCs were seeded on BMSC, adhered, and extended as a single layer in the high concentration region. It was not difficult to change the medium on these cells. On the other hand, especially NSCs (FIG. 2) grown in the presence of exogenous LIF as neurospheres did not adhere well, and extreme care had to be taken when changing the medium. Occasionally, centrifugation of the aspirated media was required to prevent neurosphere loss. NSCs did not survive unless seeded with BMSC when seeded at low density. NSCs grown during co-culture formed a morphologically small oval cell network on the widely spread planar BSCs. NSCs that formed isolated colonies were sometimes surrounded by a ring of fibroblast BMSCs (FIG. 3). During culturing, the number of NSCs increases and the NSC colonies grow as each colony grows. NSCs survive and grow alone only in the presence of exogenous LIF and at high seeding densities. However, in the case of co-culture, significant expansion of NSC occurs even in the absence of exogenous LIF. In other words, it seems that BMSC served as a feeder cell layer and also provided nutritional support to NSC. A significant expansion of NSCs was obtained in the co-culture, which corresponded to the expansion of NSCs grown in exogenous LIF in coated (ie, polyornithine / fibronectin coated) dishes. Table 2 represents the number of NSCs and BMSCs collected after 12 days of culture.

Figure 2007520233
Figure 2007520233

(BMSC上で培養したNSCの特徴付け:ネスチンの発現)
BMSCとの共培養におけるNSCのネスチン発現を免疫染色で評価するために、カバースリップ上で培養が行われた。カバースリップ(lOmm)は、本明細書中で別に述べたように、ポリオルニチン、その後ヒトフィブロネクチンでコーティングされた24穴皿の中に配置された。カバースリップの1セットは、BMSCを播種(35,000/カバースリップ)し、細胞を一晩かけて接着させた。次の日、培養(THD-015+LIF,P12)中で増殖させたNSCを回収し、カウントした。BMSC上に、又は、直接コーティングされたカバースリップ上に、25000NSC/穴が播種された。BMSCの入った穴のいくつかは、NSC無しで単独で培養された。すべての異なる培養が、NSC培地、又はNSC培地+LIFの何れかで行われた。細胞は、50%の新しい培地を、一日おきに10日間与えられた。10日後、いくつかの培養物は固定され、ネスチン染色に備えられた。その他の培養物は2週間分化させた。
(Characterization of NSCs cultured on BMSC: Nestin expression)
To evaluate NSC nestin expression in co-culture with BMSC by immunostaining, culture was performed on coverslips. Cover slips (lOmm) were placed in 24-well dishes coated with polyornithine followed by human fibronectin as described elsewhere herein. One set of coverslips was seeded with BMSC (35,000 / coverslips) and the cells were allowed to adhere overnight. The next day, NSCs grown in culture (THD-015 + LIF, P12) were collected and counted. 25000 NSC / hole were seeded on BMSCs or directly coated coverslips. Some of the holes with BMSC were cultured alone without NSC. All different cultures were performed in either NSC medium or NSC medium + LIF. Cells were given 50% fresh media every other day for 10 days. After 10 days, some cultures were fixed and prepared for nestin staining. Other cultures were differentiated for 2 weeks.

培養物を固定するために、培養物を一度PBSで洗浄した。そして4%パラホルムアルデヒドを加え、15分間室温で放置し、PBSで3回洗浄した。この時点で固定された培養物は4℃でPBS中に保存され、もしくはすぐに染色された。   To fix the culture, the culture was washed once with PBS. Then 4% paraformaldehyde was added, left at room temperature for 15 minutes, and washed 3 times with PBS. Cultures fixed at this point were stored in PBS at 4 ° C. or stained immediately.

培養後のネスチン染色は、抗ネスチン抗体+抗GFAP抗体で染色することにより完了した。当該培養には、BMSC+NSC、BMSC+NSC+LIF、BMSC単独、BMSC+LIF、NSC単独、及びNSC+LIFが含まれる。二つ組のうちのひとつのサンプルが、コントロールとして用いられた(一次抗体なし)。   The nestin staining after the culture was completed by staining with anti-nestin antibody + anti-GFAP antibody. The culture includes BMSC + NSC, BMSC + NSC + LIF, BMSC alone, BMSC + LIF, NSC alone, and NSC + LIF. One sample in duplicate was used as a control (no primary antibody).

NSC培地中で単独培養されたNSCは、外因性LIFの有無に関わらずネスチンを発現した。NSC培地+LIFで培養された場合は、ネスチンの発現に加えて、NSCは同時にGFAPを発現した。   NSCs cultured alone in NSC medium expressed nestin regardless of the presence or absence of exogenous LIF. When cultured in NSC medium + LIF, in addition to nestin expression, NSC simultaneously expressed GFAP.

すべての共培養は、BMSCの表面に広がっている数多くのネスチン陽性細胞を示した(図4A-4F)。BMSC自体は、ごく淡いバックグラウンド染色を示した(図4G-4H)。ネスチン陽性細胞の形態は、不均一であった。多くのネスチン陽性細胞は、GFAPにも陽性であり、一方、他の細胞は、ネスチン陽性であり、GFAP陰性であった。いくつかのネスチン陽性細胞は、小さく、丸いか又は楕円形で、1又は2の糸状の伸張物があったり、なかったりした。いくつかの、ネスチン-GFAPダブルポジティブの細胞は、大きく、扁平で、星状細胞に似ていた。共培養物が培養される際の外因性LIFの添加の有無では、一見して明らかな相違は見られなかった。   All co-cultures showed numerous nestin-positive cells spreading on the surface of BMSC (FIGS. 4A-4F). BMSC itself showed very light background staining (FIGS. 4G-4H). The morphology of nestin positive cells was heterogeneous. Many nestin positive cells were also positive for GFAP, while other cells were nestin positive and GFAP negative. Some nestin positive cells were small, round or oval with or without one or two filamentous stretches. Some, nestin-GFAP double positive cells were large, flat, and similar to astrocytes. At first glance, there was no apparent difference in the presence or absence of exogenous LIF when the co-culture was cultured.

(共培養物の分化)
NSC培地での10日間の培養後、共培養は2週間の分化計画に供された。分化計画は、1)DMEM/F12とN2サプリメント、EGFなし又はFGFなし、2)DMEM/F12+B27サプリメント、及び3)DMEM/F12+B27+BDNFのそれぞれについて、2つの供給を包含した。分化培養物は、パラホルムアルデヒドで固定され、その後、以下の抗体の組み合わせで染色された:例えば、ネスチン/GFAP、MAP2/GFAP及びO4/GFAP。全てのケースにおいて、GFAPは赤色蛍光(Alexa594、商標)で検出され、一方、ネスチン、MAP2、又はO4は緑色蛍光(Alexa488、商標)で検出された。培養物は、DAPIで対比染色され、青色蛍光で全ての核がラベルされた。
(Differentiation of co-culture)
After 10 days of culture in NSC medium, the co-culture was subjected to a 2-week differentiation plan. The differentiation plan included two supplies for each of 1) DMEM / F12 and N2 supplement, no EGF or FGF, 2) DMEM / F12 + B27 supplement, and 3) DMEM / F12 + B27 + BDNF. Differentiation cultures were fixed with paraformaldehyde and then stained with the following antibody combinations: for example, nestin / GFAP, MAP2 / GFAP and O4 / GFAP. In all cases, GFAP was detected with red fluorescence (Alexa594 ™), while nestin, MAP2 or O4 was detected with green fluorescence (Alexa488 ™). Cultures were counterstained with DAPI and all nuclei were labeled with blue fluorescence.

NSCは、BMSC上でニューロン及び星状細胞に分化する能力を保持したまま増殖する(図5A-5D)。分化培地で増殖した後、いくつかの細胞は、神経細胞マーカーMAP-2を発現する。それは、楕円形の核、及び双極または多極の細胞体を有する小さな細胞である。そのプロセスは広範囲にわたり、複雑なニューロンの網がBMSCの表面、又はGFAPが染色された細胞の表面に形成される。GFAP陽性星状細胞もまた、培養全体を通して存在する。ニューロンと較べると、それらは、大きく、多角形で、そして扁平である。広範囲にわたるニューロンのネットワークが細胞の三次元の網を形成している為に、厳密に測定はできないが、概算すると、星状細胞と同じかそれ以上のニューロンが存在する。用いられた希釈液においては、O4抗体による染色によって、オリゴデンドロサイトに分化する細胞がないことが明らかにされた。オリゴデンドロサイトを生産するためにはさらに長い分化期間が必要らしい。しかしながら、オリゴデンドロサイト分化のマーカーとして、NG2(オリゴデンドロサイトの前駆体の表面で見られるコンドロイチン硫酸プロテオグリカン)を使用することで、オリゴデンドロサイト細胞の存在が評価され、NG2陽性の細胞がほとんど無いことが観察された。分化した共培養物のネスチンの染色は、わずかにネスチン陽性の、いくらかのGFAP陽性の星状細胞を明らかにしたが、それらは、分化前に見られた小さな糸状細胞と形態的な相違を示した(図6)。培養の間の外因性LIFの存在、非存在によって、共培養におけるNSCの分化が相違することはなかった。単独で培養されたNSCが、上述のように分化したときに、それらが、ニューロン(MAP2陽性)及び星状細胞(GFAP陽性)になることが観察された(図7)。   NSCs proliferate while retaining the ability to differentiate into neurons and astrocytes on BMSCs (FIGS. 5A-5D). After growing in differentiation medium, some cells express the neuronal marker MAP-2. It is a small cell with an elliptical nucleus and a bipolar or multipolar cell body. The process is extensive and a complex network of neurons is formed on the surface of BMSCs or cells stained with GFAP. GFAP positive astrocytes are also present throughout the culture. Compared to neurons, they are large, polygonal, and flat. Extensive networks of neurons form a three-dimensional network of cells, which cannot be measured exactly, but in general, there are neurons that are equal to or more than astrocytes. In the diluted solution used, staining with O4 antibody revealed that no cells differentiated into oligodendrocytes. It seems that a longer differentiation period is required to produce oligodendrocytes. However, by using NG2 (chondroitin sulfate proteoglycan found on the surface of oligodendrocyte precursors) as a marker of oligodendrocyte differentiation, the presence of oligodendrocyte cells is evaluated, and there are almost no NG2 positive cells It was observed. Nestin staining of differentiated co-cultures revealed some nestin-positive, some GFAP-positive astrocytes, which show morphological differences from the small filamentous cells seen before differentiation (FIG. 6). The presence or absence of exogenous LIF during culture did not differ in NSC differentiation in co-culture. It was observed that when NSCs cultured alone differentiated as described above, they became neurons (MAP2 positive) and astrocytes (GFAP positive) (FIG. 7).

BMSC単独で同様の分化条件に供されたときには、それらは、かすかな、そして拡散したネスチン及びGFAPの染色を示し、外因性LIFを添加し、培養した細胞では、GFAPはいくぶん強めであった。細胞の形態は、BMSCと同様のままであり、星状細胞ではなかった。高いネスチン又はMAP2陽性によってNSC又は神経細胞系でのいくらかの分化が示唆されている培養中の稀有な細胞が見られた(図8)。   When subjected to similar differentiation conditions with BMSC alone, they showed a faint and diffuse staining of nestin and GFAP, and GFAP was somewhat stronger in cells cultured with exogenous LIF added. The cell morphology remained similar to BMSC and was not astrocytes. Rare cells in culture were seen where high nestin or MAP2 positivity suggests some differentiation in NSC or neuronal cell lines (FIG. 8).

(BMSC及びNSC共培養からのBMSCの消耗)
BMSC及びNSC共培養からの細胞は、マウス抗ヒトCD13抗体(BMSC陽性およびNSC陰性)を用いて共培養物をインキュベートすることにより、分離することができる。パンマウスIgGに結合している磁性ビーズを用いることで、BMSCをNSCから分離することができる。NSCである非結合型細胞は、蛍光標示式細胞分取器(FACS)により分析されるか、もしくは培養中に戻される。FACS分析では、NSCがマウス抗ヒトCD133を用いて検出されるのと同時に、混入しているBMSCを検出するために異なるBMSCマーカー抗体(マウス抗ヒトCD105)が用いられる。
(Depletion of BMSC from BMSC and NSC co-culture)
Cells from BMSC and NSC co-cultures can be isolated by incubating the co-cultures with mouse anti-human CD13 antibodies (BMSC positive and NSC negative). BMSCs can be separated from NSCs by using magnetic beads bound to pan mouse IgG. Non-binding cells that are NSCs are analyzed by a fluorescence activated cell sorter (FACS) or returned to culture. In FACS analysis, different BMSC marker antibodies (mouse anti-human CD105) are used to detect contaminating BMSCs at the same time NSC is detected using mouse anti-human CD133.

BMSCは、6穴皿に、150,000細胞/穴で播種され、そしてBMSC培地中で一晩かけて付着させられる。培養で増殖しているNSC,THD-hWB-015+LIFP17は回収され、そしてニューロスフェアを壊すために再懸濁された。BMSC培地がBMSC培養から取り除かれ、そして回収されたNSCが、EGFとFGFを含む、外因性LIFを有する又は有さないNSC培地中のBMSCの表面に播種された(75,000細胞/穴)。当該共培養は、13日間、BMSC培地中で維持された。一日おきに、又は週末を超えて使用済みの培地の半分を新しい培地に置き換えることによって、細胞は養分補給された。   BMSCs are seeded in 6-well dishes at 150,000 cells / well and allowed to attach overnight in BMSC medium. NSC, THD-hWB-015 + LIFP17 growing in culture was harvested and resuspended to break the neurospheres. BMSC medium was removed from the BMSC culture and the recovered NSCs were seeded on the surface of BMSC in NSC medium with or without exogenous LIF, including EGF and FGF (75,000 cells / well). The co-culture was maintained in BMSC medium for 13 days. Cells were replenished by replacing half of the spent medium with fresh medium every other day or over the weekend.

13日目に、トリプシン、それに続くダイズトリプシン阻害剤を用いて共培養物は回収された。細胞混合物は、0.1%BSAを含むPBSで再懸濁された。細胞混合物は、抗CD13抗体と共に30分間氷の上でインキュベートされた。そして細胞は、遠心分離により、PBS/0.1%BSAを用いて洗浄された。同時に、ダイナルビーズ(商標)-パンマウスIgGは、磁性粒子濃縮器(Dynal-MPC)上で分離される毎に、PBS/0.1%BSAを用いて3回洗浄された。洗浄された細胞は、傾斜/回転装置(ダイナルサンプルミキサー、商標)上で、4℃のPBS/0.1%BSA中、洗浄された磁性ビーズと共に30分間インキュベートされた。細胞-ビーズ混合物が入った試験管は、2-3分間MPCの中に置かれた。ビーズと付着した細胞は、試験管の磁石に最も近い側面に付着する。上澄み液は回収され、分離試験管に入れられた。   On day 13, co-cultures were harvested using trypsin followed by soybean trypsin inhibitor. The cell mixture was resuspended in PBS containing 0.1% BSA. The cell mixture was incubated with anti-CD13 antibody for 30 minutes on ice. Cells were then washed with PBS / 0.1% BSA by centrifugation. At the same time, Dynalbead ™ -pan mouse IgG was washed 3 times with PBS / 0.1% BSA each time it was separated on a magnetic particle concentrator (Dynal-MPC). Washed cells were incubated for 30 minutes with washed magnetic beads in PBS / 0.1% BSA at 4 ° C. on a tilt / rotator (Dynal Sample Mixer ™). The tube with the cell-bead mixture was placed in the MPC for 2-3 minutes. Cells attached to the beads adhere to the side of the test tube closest to the magnet. The supernatant was collected and placed in a separation test tube.

上澄み液中の細胞の一部はFACS分析に用いられ、細胞の一部は、ポリオルニチンとフィブロネクチンでコーティングされたチャンバースライドグラス上に播種された。FACS分析は、抗CD105(BMSCを認識する)及び抗CD133(NSCを認識する)を用いて行われた。チャンバースライドグラス上に播種された細胞は、NSC培地の中で1-2日間培養され、固定されてネスチン/GFAP染色で免疫染色された。   Some of the cells in the supernatant were used for FACS analysis, and some of the cells were seeded on chamber slides coated with polyornithine and fibronectin. FACS analysis was performed using anti-CD105 (recognizes BMSC) and anti-CD133 (recognizes NSC). Cells seeded on chamber slides were cultured in NSC medium for 1-2 days, fixed and immunostained with nestin / GFAP staining.

2週間を過ぎると、BMSC層の上にNSCは増殖した。いくつかの大きなコロニーが初期に見られ、それは小さなニューロスフェアから生じたと推察される。1つ又は数個の細胞として生じた他のNSCは、2週間を過ぎると、いくつかのNSCの小さなコロニーへと増殖した。   After 2 weeks, NSCs grew on the BMSC layer. Several large colonies were seen early on, presumably originating from small neurospheres. Other NSCs that emerged as one or several cells grew into several small colonies of NSCs after 2 weeks.

BMSCの磁気消失の後、分離されたNSCは、FACSによって分析された。90%を超える細胞がCD133陽性であった(図9B)。2%未満がCD105陽性であった(図9A)。チャンバースライドグラス上に播種された細胞は、皿に付着し、形態的にNSCと類似していた。ネスチンの細胞染色は、NSCの存在の確認に用いられた。培養物中に置かれたBMSC-ビーズ混合物は、形態的にBMSCと似ており、多数の結合した磁性ビーズと共に組織培養フラスコに付着していた。BMSCに結合する抗体を用いた簡単な培養とそれに続く磁石による分離によって、富化したNSC集団が残った結果から、共培養物からBMSCがうまく使い尽くされていることが示される。   After BMSC magnetic disappearance, the separated NSCs were analyzed by FACS. More than 90% of the cells were CD133 positive (FIG. 9B). Less than 2% were CD105 positive (FIG. 9A). Cells seeded on chamber slides attached to the dish and were morphologically similar to NSCs. Nestin cell staining was used to confirm the presence of NSCs. The BMSC-bead mixture placed in the culture was morphologically similar to BMSC and attached to the tissue culture flask with a large number of bound magnetic beads. A simple culture with an antibody that binds to BMSC, followed by separation with a magnet, shows that the enriched NSC population remains, indicating that the BMSC is well depleted from the co-culture.

(共培養のスケールアップおよび支持細胞層として最小限のBMSCを用いたNSC増殖促進)
本実験においては、共培養はT-75組織培養フラスコに拡大された。1つのフラスコにつき、およそ2.5×105又は5.0×105の2つの異なる播種密度で、BMSC(ドナーBM-022,PI及びBM-024,PI)をBMSC培地に播種した。2日後、NSC培地及び5.0×105NSC(THD-015,P14)を用いて洗浄された細胞は、BMSCの表面上の完全NSC培地15ml中に播種された。細胞は、2日か3日ごとに培地の半分を新しいNSC培地で置き換えることで栄養分を補給して、15日間共培養された。15日後、トリプシン処理により細胞は回収された。大きいBMSCと小さいNSCは、血球計上でカウントされた。例えば実施例2などに、本明細書中で別に記載したようにBMSCは使い尽くされた。細胞は、およそ5x10×107/mlとなるように再懸濁され、抗ヒトCD13抗体と共に氷上で15分間インキュベートされた。細胞は、一度洗浄され、そして洗浄されたパンマウスIgGダイナビーズ(商標)と共に30分間インキュベートされた。ビーズ結合細胞は、磁性粒子濃縮器上で分離された。NSCを含む上澄み液はNSC培地で洗浄され、再生したNSCの数がカウントされた。細胞のいくらかはFACSによって分析され、他は分化と免疫細胞化学に供された。
(Co-culture scale-up and NSC growth promotion using minimal BMSC as support cell layer)
In this experiment, co-culture was expanded to T-75 tissue culture flasks. BMSCs (donors BM-022, PI and BM-024, PI) were seeded in BMSC medium at two different seeding densities of approximately 2.5 × 10 5 or 5.0 × 10 5 per flask. Two days later, cells washed with NSC medium and 5.0 × 10 5 NSC (THD-015, P14) were seeded in 15 ml of complete NSC medium on the surface of BMSC. Cells were co-cultured for 15 days, supplemented with nutrients by replacing half of the medium with fresh NSC medium every 2 or 3 days. After 15 days, cells were collected by trypsinization. Large BMSCs and small NSCs were counted on a hemocytometer. For example, in Example 2, etc., BMSC was exhausted as described elsewhere herein. The cells were resuspended to approximately 5 × 10 × 10 7 / ml and incubated with anti-human CD13 antibody for 15 minutes on ice. Cells were washed once and incubated with washed pan-mouse IgG Dynabeads ™ for 30 minutes. Bead-bound cells were separated on a magnetic particle concentrator. The supernatant containing NSC was washed with NSC medium, and the number of regenerated NSCs was counted. Some of the cells were analyzed by FACS and others were subjected to differentiation and immunocytochemistry.

多数のBMSCよりも、より少数のBMSCの支持細胞層上でのNSC培養の方が、より大きなNSC増殖を引き起こすことを本明細書の開示は実証する。NSC播種密度に対するBMSCの割合を変化させることにより、BMSCが50-60%または高い集密で播種されたときに較べて、BMSCが約30%の低い集密で播種されたときには、NSCのより高い倍増殖が観察されるという発見がされた。例えば、表3に示すように、T-75フラスコ中の播種密度についてBMSCが約2.5×105でNSCが5.0×105のとき、同数のNSCを2倍のBMSC上に播種したときの47倍の増殖と比較すると、82倍ものNSCの増殖が観察された。相対的に、BMSC非存在のコーティングされた皿上で、外因性LIFを添加した標準的NSC培地中でNSCが培養された場合、他の実験で達成されたNSCの最大の増殖はおよそ20-25倍である。BMSC存在下でのNSC増殖に引き続き、抗BMSC抗体及び免疫-磁性ビーズを用いた共培養から83-93%の回収率でBMSCは効率的に使い果たされる(表3)。 The disclosure herein demonstrates that NSC culture on fewer BMSC feeder cell layers causes greater NSC proliferation than many BMSCs. By changing the ratio of BMSC to NSC seeding density, when BMSC is seeded at a low confluence of about 30% compared to when BMSC is seeded at 50-60% or high confluence, it is better than that of NSC. A discovery was made that high fold growth was observed. For example, as shown in Table 3, when the BMSC is about 2.5 × 10 5 and the NSC is 5.0 × 10 5 for the seeding density in the T-75 flask, 47 times when the same number of NSCs are seeded on twice the BMSC. An 82-fold increase in NSC was observed compared to a 2-fold increase. In comparison, when NSCs were cultured in standard NSC medium supplemented with exogenous LIF on coated dishes without BMSC, the maximum NSC growth achieved in other experiments was approximately 20- 25 times. Following NSC growth in the presence of BMSC, BMSC is efficiently depleted with a recovery rate of 83-93% from co-culture with anti-BMSC antibody and immuno-magnetic beads (Table 3).

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NSCが増殖し、単離された共培養では、これに限定はされないが、ネスチンを含む前駆細胞のマーカーの発現が続くことが観察された(図10)。また単離されたNSCは、ニューロンと星状細胞に分化する潜在能力を維持していた(図11)。当該分野における当業者は、本開示を基に、NSCを増殖させる当該方法をさらにスケールアップし、BMSCの生産のために有効となった製造プロセスに類似したシステムに適応させることが可能であることを認識することができるであろう。   In cocultures where NSCs were grown and isolated, it was observed that expression of markers of progenitor cells including, but not limited to, nestin continues (FIG. 10). The isolated NSCs also maintained the potential to differentiate into neurons and astrocytes (Figure 11). Based on the present disclosure, those skilled in the art can further scale up the method for growing NSCs and adapt it to a system similar to the manufacturing process that has become effective for the production of BMSCs. Will be able to recognize.

(トランスウェル(登録商標)でのBMSCとNSCの共培養(接触非依存的共培養))
BMSCがヒト神経幹細胞(hNSC)の増殖および拡張のための、優れた供給/支持層としての役立つことが可能であることが、本明細書中で実証された。本実施例では、2つの細胞タイプの間の物理的接触が必要であるか、又はNSCの増殖と拡大を支持するための可溶性の栄養因子を提供する接触非依存的方法において、NSCの増殖及び拡大をBMSCが支持することができるかを解決するために実験が計画された。
(BMSC and NSC co-culture in Transwell (registered trademark) (contact-independent co-culture))
It has been demonstrated herein that BMSC can serve as an excellent supply / support layer for the proliferation and expansion of human neural stem cells (hNSC). In this example, physical contact between two cell types is required or in a contact-independent manner that provides soluble trophic factors to support NSC growth and expansion, and NSC growth and Experiments were planned to solve whether the BMSC could support the expansion.

指定されたhBM-03-016-Pl及びhBM-012-P2のBMSCは、解凍され、BMSC培地中で洗浄され、そしてトランスウェル(登録商標)に播種された。トランスウェル(登録商標)での実験は、コスター(商標)6穴皿中で行われた。BMSCはトランスウェル(登録商標)内に播種され、同時にNSCは穴の底に播種された。両細胞タイプは、同じNSC培地内で培養された。トランスウェル(登録商標)の使用は、例えばBMSC及びNSCなどの2つの細胞タイプがお互いに物理的接触することなしに、異なる細胞タイプを培養することを可能とする。   The designated hBM-03-016-Pl and hBM-012-P2 BMSCs were thawed, washed in BMSC medium, and seeded in Transwell®. Experiments with Transwell® were performed in a Coster ™ 6-well dish. BMSCs were seeded in Transwell® while NSCs were seeded at the bottom of the hole. Both cell types were cultured in the same NSC medium. The use of Transwell® allows two cell types such as BMSC and NSC to be cultured without different physical contact with each other.

約30,000のBMSCが、トランスウェル(商標)の着脱可能な多孔性フィルターの表面に播種された。オーバーナイトで、細胞をBMSC培地中でトランスウェル(商標)の表面に付着させた後、血清を含まない培地を用いて細胞を洗浄し、完全NSC媒体(DMEM/F12+N2サプリメント+EGF+FGF)を供給した。NSC(指定THD-hWB-015-P13)を解凍し、洗浄し、ポリオルニチン/フィブロネクチンでコーティングされた6穴皿上に約40,000細胞/穴の密度で播種した。そして、BMSCを含むトランスウェル(商標)が、NSCを含む6穴プレート内に設置された。コントロールはNSCを含み、トランスウェル中のBMSCを有さない。十分な培地がトランスウェルと穴の底の両方に添加された。約50%の培地交換が、1日おきに行われた。2週間の培養の後、NSCがそれぞれの穴から回収され、カウントされた。細胞は、フローサイトメトリーを用いて、NSCマーカーの発現により分析された。   Approximately 30,000 BMSCs were seeded on the surface of Transwell ™ removable porous filters. Overnight, the cells were allowed to adhere to the surface of Transwell ™ in BMSC medium, then the cells were washed with serum-free medium, complete NSC medium (DMEM / F12 + N2 supplement + EGF + FGF ). NSCs (designated THD-hWB-015-P13) were thawed, washed and seeded at a density of approximately 40,000 cells / well on 6-well dishes coated with polyornithine / fibronectin. Then, Transwell (trademark) containing BMSC was placed in a 6-well plate containing NSC. The control contains NSC and does not have BMSC in the transwell. Sufficient medium was added to both the transwell and the bottom of the well. About 50% of the medium was changed every other day. After 2 weeks of culture, NSCs were collected from each well and counted. Cells were analyzed by expression of NSC markers using flow cytometry.

コーティングされた穴でトランスウェル内のBMSCと共に培養されたNSCは、コーティングされた穴でBMSCなしで培養されたNSCよりも、良好に増殖したことを、当該結果は実証した(図12)。BMSCは、2つの細胞タイプ間の直接的接触の無い場合であっても、NSCの増殖と拡大をサポートすることが観察された。特定の理論により制限されるものではないが、BMSCから分泌された因子がNSC培地を補い、その結果、NSCの増殖と拡大を支持する助けをすると考えられる。トランスウェル内のBMSCの存在下で培養されたNSC、もしくはBMSC不存在下で単独で培養されたNSCのFACS分析は、NSCが表現型において同様であることを実証した。例えば、両条件で培養されたNSCは、ほぼ100%CD133陽性であることが観察された。   The results demonstrated that NSCs cultured with BMSCs in transwells in coated wells grew better than NSCs cultured without BMSCs in coated holes (FIG. 12). BMSC was observed to support NSC proliferation and expansion even in the absence of direct contact between the two cell types. Without being limited by a particular theory, it is believed that factors secreted from BMSCs supplement NSC medium and thus help support NSC growth and expansion. FACS analysis of NSCs cultured in the presence of BMSCs in transwells or NSCs cultured alone in the absence of BMSCs demonstrated that NSCs were similar in phenotype. For example, NSCs cultured under both conditions were observed to be almost 100% CD133 positive.

6穴皿がポリオルニチン/フィブロネクチンでコーティングされなかったことを除いて、同じ実験が行われた。約50,000のBMSCがトランスウェル内に播種された。NSC(指定THD-hWB-015-P12)が解凍され、そしてファルコン(商標)とコスター(商標)の6穴プレート各々に播種された。トランスウエルで培養されたBMSCは、6穴プレートに播種され、そして培養は2週間維持された。コントロールとして、外因性LIFを含む又は含まないNSC培地中にてNSCが単独培養された。トランスウエル中のBMSCと共に培養されたNSCは、外因性LIF存在下でNSC培地中にて単独培養されたNSCと同様の形で増殖したが、外因性LIF非存在下で単独で増殖したNSCよりも著しく良好に増殖した(図13)。また細胞増殖の量に関して、コスター(商標)の皿が細胞増殖の量に関してファルコン(商標)の皿より良い結果を提供したことが観察された。   The same experiment was performed except that the 6-well dish was not coated with polyornithine / fibronectin. About 50,000 BMSCs were seeded in the transwell. NSC (designated THD-hWB-015-P12) was thawed and seeded in each of the Falcon ™ and Coster ™ 6-well plates. BMSCs cultured in transwells were seeded in 6-well plates and the cultures were maintained for 2 weeks. As a control, NSCs were cultured alone in NSC medium with or without exogenous LIF. NSCs cultured with BMSCs in transwells grew in the same manner as NSCs cultured alone in NSC medium in the presence of exogenous LIF, but more than NSCs grown alone in the absence of exogenous LIF Also grew remarkably well (FIG. 13). It was also observed that with respect to the amount of cell growth, the Coster ™ dish provided better results than the Falcon ™ dish with respect to the amount of cell growth.

(BMSC調整培地中でのNSCの増殖)
実施例4に示された実験の結果は、NSCの成長を維持する可溶性因子をBMSCが作り出したことを実証した。BMSCから分泌された因子のNSC増殖における効果をさらに解明するために、培養されたBMSCによる調整培地を用いて、実験の次のセットが行われた。本明細書で開示された実験は、BMSCから分泌された増殖、及び/又は他の因子がNSCの増殖及び拡大を支持し、促進することができたかどうかについて検討した。本実験は、1)培養BMSCによって調整された培地が、培養中のNSCへの増殖促進効果を与える外因性LIFが補われたNSC培地の代替となることが可能か否か、2)培養BMSCによって調整された培地が、ポリオルニチン/フィブロネクチンでコーティングされた皿でNSCを培養したものと同様の有益な効果を培養NSCに与えることが出来るか否か、を検討するために計画された。
(NSC growth in BMSC conditioned medium)
The results of the experiment shown in Example 4 demonstrated that BMSC created a soluble factor that maintained NSC growth. To further elucidate the effects of factors secreted from BMSC on NSC proliferation, the following set of experiments was performed using conditioned media from cultured BMSCs. The experiments disclosed herein examined whether growth secreted from BMSCs and / or other factors could support and promote NSC growth and expansion. In this experiment, 1) whether the medium prepared by cultured BMSC can replace NSC medium supplemented with exogenous LIF that gives growth-promoting effect on NSC during culture, or 2) cultured BMSC It was planned to investigate whether the medium conditioned by can give the cultured NSC a beneficial effect similar to that of culturing NSCs in dishes coated with polyornithine / fibronectin.

BMSC-CMを生成するために、初めにBMSCはT-80フラスコに播種され、BMSC培地で培養された。培養期間の後に、BMSC培地をNSC培地に取り替えた。その結果、bFGF及びEGFを含む完全NSC培地(BMSC-CM1)、又はEGF及びbFGFを含まないNSC培地(BMSC-CM2)のいずれかで培養されたBMSCからBMSC-CMを得た。BMSCは48時間ごとに新しいNSC培地を与えられた。この段階で培地を取り出し、粒子状物質を取り除くために遠心分離し、そしてNSCに与えるために用いたか、又はサイトカインの試験のために-80℃で凍結した。BMSC-CMの実験のために、新しくBMSCから回収されたか、又は2週間位の間4℃で保存されていたBMSC-CMを約25-50%含むNSC培地をNSCに与えた。また、BMSC-CMはサイトカインアレイズ(商標、レイバイオテック社製)によって、もしくは酵素結合免疫測定法(ELISA)によって、様々なサイトカインの存在を分析された。   To produce BMSC-CM, BMSCs were first seeded in T-80 flasks and cultured in BMSC medium. After the culture period, the BMSC medium was replaced with NSC medium. As a result, BMSC-CM was obtained from BMSC cultured in either complete NSC medium (BMSC-CM1) containing bFGF and EGF or NSC medium (BMSC-CM2) not containing EGF and bFGF. BMSCs were given fresh NSC medium every 48 hours. At this stage, the media was removed, centrifuged to remove particulate matter, and used to feed NSCs or frozen at -80 ° C for cytokine testing. For BMSC-CM experiments, NSCs were given NSC medium containing approximately 25-50% BMSC-CM that had been freshly recovered from BMSC or stored at 4 ° C. for about 2 weeks. In addition, BMSC-CM was analyzed for the presence of various cytokines by cytokine arrays (trademark, manufactured by Ray Biotech) or by enzyme-linked immunoassay (ELISA).

BMSC-CM中でNSCを増殖させることができるか否かを試験するために、NSCをポリオルニチン/フィブロネクチンでコーティングされた皿に播種し、a)BMSC-CM1、b)BMSC-CM2、c)外因性LIFを有する完全NSC培地、又はd)外因性LIFを有さない完全NSC培地、を1日おきに培地50%と交換することで、栄養を与えた。BMSC-CM1とBMSC-CM2の最初の2回の交換については、新しいEGF及びFGFを各BMSC-CMを添加したが、その後、BMSC-CMへのEGFとFGFの添加は行わなかった。   To test whether NSCs can be grown in BMSC-CM, NSCs were seeded in dishes coated with polyornithine / fibronectin, a) BMSC-CM1, b) BMSC-CM2, c) Nutrition was provided by replacing complete NSC medium with exogenous LIF or d) complete NSC medium without exogenous LIF with 50% medium every other day. For the first two exchanges of BMSC-CM1 and BMSC-CM2, each BMSC-CM was added with new EGF and FGF, but thereafter EGF and FGF were not added to BMSC-CM.

この結果は、BMSC-CM又は完全NSC培地において、NSCが等しく良好に増殖したことを示す。図14は、異なった条件下で培養されたNSCの典型的なフィールドを表す。BMSC-CM1の存在下では、細胞をニューロスフェアの外側で増殖させるニューロスフェアと共に、大きな付着性のニューロスフェアをNSCが形成したことが観察された。また、BMSC-CM1の存在下で培養されたNSCのいくつかが、単一層を形成したことが観察された。また、NSCがBMSC-CM2中で培養された場合も、NSCから形成されたニューロスフェアが観察された。しかしながら、BMSC-CM1存在下で培養されるNSCと較べると、大きなニューロスフェアは比較的少なく形成され、単一層も比較的少なく現れた。完全NSC培地の存在下では、数個のニューロスフェアが互いに接続してNSCが増殖し、ニューロスフェアから増殖している細胞が示された。いずれの場合も、各々の培養セットにおける細胞は10日後に回収され、NSC増殖における異なった培養条件の効果を比較するために、細胞の数がカウントされた。BMSC-CM1から回収された細胞の数(およそ3.4×106細胞)は、外因性LIFが存在する完全NSC培地のもの(およそ3.3×106)と同様であった。BMSC-CM2で得られた細胞数は、およそ2.85×106であった。 This result indicates that NSCs grew equally well in BMSC-CM or complete NSC medium. FIG. 14 represents a typical field of NSCs cultured under different conditions. In the presence of BMSC-CM1, it was observed that NSCs formed large adherent neurospheres with the neurospheres that allowed the cells to grow outside the neurospheres. It was also observed that some of the NSCs cultured in the presence of BMSC-CM1 formed a monolayer. In addition, when NSCs were cultured in BMSC-CM2, neurospheres formed from NSCs were observed. However, compared to NSCs cultured in the presence of BMSC-CM1, relatively few large neurospheres were formed, and relatively few monolayers appeared. In the presence of complete NSC medium, several neurospheres connected to each other to grow NSCs, indicating cells growing from the neurospheres. In either case, cells in each culture set were collected after 10 days and the number of cells was counted to compare the effect of different culture conditions on NSC growth. The number of cells recovered from BMSC-CM1 (approximately 3.4 × 10 6 cells) was similar to that of complete NSC medium with exogenous LIF (approximately 3.3 × 10 6 ). The number of cells obtained with BMSC-CM2 was approximately 2.85 × 10 6 .

実験の次のセットでは、コーティングされていない皿上であってもBMSC-CM中でNSCが増殖できるかについて、テストされた。NSCの4グループは以下の通りである:1)BMSC-CM1で培養されたNSC;2)BMSC-CM2培養されたNSC;3)外因性LIFを有する完全NSC培地で培養されたNSC;4)外因性LIFを有さない完全NSC培地で培養されたNSC。細胞は2週間培養され、トリプシン処理により継代され、さらにもう2週間、同様の条件で処理された。最初の2週間ではNSCの最大の増殖は、BMSC-CM1において、続いてBMSC-CM2において、その次にNSC媒体+LIFにおいて観察された(図15、PIで示した棒グラフ)。継代後、BMSC-CM1は、NSC培地+LIFのNSCと同様の増殖をした(図15においてP2で示される)。BMSC-CM2を用いて処理した細胞は、増殖を続け、LIFを有さないNSC培地を用いて処理した細胞よりも良好であった。すなわち、本データは、BMSC-CMはhNSC用増殖因子の優れた材料であり、外因性LIFが補われたNSC培地と、等しいかそれより早い速度でNSCの増殖を誘導できることを示す。加えて、BMSC-CMで培養されたNSCはトリプシン処理により継代することができ、さらに細胞数の増加に向けて増殖することができる。   In the next set of experiments, NSCs were tested for their ability to grow in BMSC-CM even on uncoated dishes. The four groups of NSC are as follows: 1) NSCs cultured in BMSC-CM1; 2) NSCs cultured in BMSC-CM2; 3) NSCs cultured in complete NSC medium with exogenous LIF; 4) NSCs cultured in complete NSC medium without exogenous LIF. Cells were cultured for 2 weeks, passaged by trypsinization, and treated for 2 more weeks under similar conditions. In the first 2 weeks, maximal proliferation of NSCs was observed in BMSC-CM1, followed by BMSC-CM2, and then in NSC medium + LIF (Figure 15, bar graph shown in PI). After the passage, BMSC-CM1 grew in the same manner as NSC in NSC medium + LIF (indicated as P2 in FIG. 15). Cells treated with BMSC-CM2 continued to grow and were better than cells treated with NSC medium without LIF. That is, the present data indicate that BMSC-CM is an excellent material for growth factors for hNSC and can induce NSC growth at a rate equal to or faster than NSC medium supplemented with exogenous LIF. In addition, NSCs cultured in BMSC-CM can be passaged by trypsin treatment and can be further proliferated to increase the number of cells.

(BMSC-CMのサイトカインアレイ分析)
BMSCは完全NSC培地で培養された。培地は48時間後に回収され、そして、サイトカインプロフィール特性は、サイトカインアッセイを用いて決定された。レイバイオヒューマンサイトカイン・アンチボディ・アレイCシリーズ1000(商標、アレイVI及びVIIの組合せ)をレイバイオテック社(ノークロス、ジョージア州)から購入した。メーカーのマニュアルで説明されている通りに、アレイ膜をサンプルで処理した。サイトカインの最終検出は、ECL-プラスシステム(商標、アマシャム社製、ピスキャタウェイ、ニュージャージー州)を用いて行われた。シグナルはエックス線フィルム(アマシャム社製、ピスキャタウェイ、ニュージャージー州)上で可視化された。
(BMSC-CM cytokine array analysis)
BMSC were cultured in complete NSC medium. The medium was collected after 48 hours and the cytokine profile characteristics were determined using a cytokine assay. Ray BioHuman Cytokine Antibody Array C Series 1000 (trademark, combination of Arrays VI and VII) was purchased from Ray Biotech (Norcross, GA). Array membranes were treated with samples as described in the manufacturer's manual. Final detection of cytokines was performed using the ECL-Plus system (Trademark, Amersham, Piscataway, NJ). The signal was visualized on X-ray film (Amersham, Piscataway, NJ).

サイトカイン特性の結果は、同じアレイ上での陰性コントロール以上のシグナルの強度に基づいて、様々なサイトカイン/因子がBMSC-CMに存在することを示した。サイトカイン/因子は、これに限定はされないが、LIF、脳由来神経栄養因子(BDNF)、上皮増殖因子受容体(EGF)、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、FGF-6、グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)、顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)、肝細胞増殖因子(HGF)、IFN-γ、インスリン様増殖因子結合タンパク質(IGFBP-2)、IGFBP-6、IL-lra、IL-6、IL-8、単球走化性タンパク質(MCP-1)、単核性食細胞コロニー刺激因子(M-CSF)、神経栄養因子(NT3)、組織性メタロプロテアーゼ阻害剤(TIMP-1)、TIMP-2、腫瘍壊死因子(TNF-β)、血管内皮増殖因子(VEGF)、VEGF-D、ウロキナーゼ・プラスミノーゲン活性化因子受容体(uPAR)、骨形成タンパク質4(BMP4)、IL1-a、IL-3、レプチン、幹細胞因子(SCF)、ストローマ細胞由来因子-1(SDF-1)、血小板由来増殖因子-BB(PDGFBB)、腫瘍細胞増殖因子ベータ(TGFβ-1)、及びTGFβ-3を含む。   Cytokine characterization results indicated that various cytokines / factors are present in BMSC-CM based on the intensity of the signal above the negative control on the same array. Cytokines / factors include, but are not limited to, LIF, brain-derived neurotrophic factor (BDNF), epidermal growth factor receptor (EGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), FGF-6, glial cells Neurotrophic factor (GDNF), granulocyte colony stimulating factor (GCSF), hepatocyte growth factor (HGF), IFN-γ, insulin-like growth factor binding protein (IGFBP-2), IGFBP-6, IL-lra, IL- 6, IL-8, monocyte chemotactic protein (MCP-1), mononuclear phagocyte colony stimulating factor (M-CSF), neurotrophic factor (NT3), tissue metalloprotease inhibitor (TIMP-1) , TIMP-2, tumor necrosis factor (TNF-β), vascular endothelial growth factor (VEGF), VEGF-D, urokinase plasminogen activator receptor (uPAR), bone morphogenetic protein 4 (BMP4), IL1- a, IL-3, leptin, stem cell factor (SCF), stromal cell derived factor-1 (SDF-1), platelet derived growth factor-BB (PDGFBB), tumor cell growth factor beta (TGFβ-1), and TGFβ- Including 3.

特定の理論に限定されるものではないが、BMSCによって分泌されたか、もしくは培地によって誘導された因子に加えて、培地中に既に存在するEGFとbFGFを含む因子を含むいくつかの因子を、BMSC-CMは包含している。テストされたアレイに存在している120のサイトカインのアレイの陰性コントロール以上のシグナルの評価に基づいて、因子を本明細書中に例示した。   While not being limited to a particular theory, in addition to factors secreted by BMSC or induced by the medium, several factors, including those already present in the medium, including EGF and bFGF, are -CM includes. Factors are exemplified herein based on an evaluation of the signal above the negative control of an array of 120 cytokines present in the tested array.

バックグラウンド(ベースライン)レベルを超えて検出されたサイトカインのいくつかは、これに限定はされないが、EGF及びbFGFを含む。その他、明瞭に現れたサイトカインは、HGF(肝細胞成長因子)、M-CSF(マクロファージコロニー刺激因子)、並びにTIMP-1及びTIMP-2(各々、組織メタロプロテアーゼ阻害薬1及び2)である。神経栄養因子は、これには限定されないが、BDNF、NT3、GDNF、及びCNTFを含む。IGFBP及びFGF-6が存在した。また、多くのケモカイン、炎症性サイトカイン及び血管新生因子、例えばVEGFなどが生産された。また、ELISAによっても確認されたBMSCがLIFを生産した。ELISAアッセイでは、試験されたBMSCからの各分泌因子の実際の量は、BMSC-CMで測定した値から、コントロール培地ベースラインレベルを差し引くことによって算定された。   Some of the cytokines detected above background (baseline) levels include, but are not limited to, EGF and bFGF. Other apparent cytokines are HGF (hepatocyte growth factor), M-CSF (macrophage colony stimulating factor), and TIMP-1 and TIMP-2 (tissue metalloprotease inhibitors 1 and 2, respectively). Neurotrophic factors include, but are not limited to, BDNF, NT3, GDNF, and CNTF. IGFBP and FGF-6 were present. Many chemokines, inflammatory cytokines and angiogenic factors such as VEGF have also been produced. BMSC, also confirmed by ELISA, produced LIF. In the ELISA assay, the actual amount of each secreted factor from the BMSC tested was calculated by subtracting the control medium baseline level from the value measured with BMSC-CM.

本明細書に示された開示から、BMSCがNSCの増殖を促進する可溶因子を作り出すと結論づけることができる。また、調整されたBMSCが、NSCの増殖と拡大を支えることができるので、NSCのBMSCとの直接の接触は必要ではない。本開示は、接触依存性共培養が最も高いNSCの増殖を引き出しており、そのことがBMSCとの接触またはNSCと共にBMSCによって作り出されるBMSC生産物及び可溶因子との接触によるNSC増殖相乗効果を示唆していることを表している。   From the disclosure presented herein, it can be concluded that BMSCs produce soluble factors that promote NSC growth. Also, direct contact of NSCs with BMSCs is not necessary because conditioned BMSCs can support NSC growth and expansion. The present disclosure shows that contact-dependent co-culture elicits the highest NSC growth, which is the NSC growth synergistic effect by contact with BMSC or BMSC products and soluble factors produced by BMSC along with NSC. It indicates what is suggested.

(BMSC上で、又はBMSC-CM中で培養されたNSCは、MHC分子発現レベルの減少を示すが、標準条件で単独培養されたNSCと同様の表現型特性を維持する。)
実施例3で増殖したNSCについて、様々なBMSC及びNSCマーカーの発現をフローサイトメトリーによって分析した。BMSCと共培養されたNSCが、検出可能なMHCクラスII分子の発現を示さないことを除いては、BMSCと共培養されたNSCは、外因性LIFが補われたNSC培地中で、BMSCなしで培養されたNSCと同様の表現型特性(例えばCD56及びCD133陽性、並びにCD105陰性)を維持している(図16)。外因性LIFがNSC培地に添加された場合は、MHCクラスII分子がNSCで誘導されたことが観察された。対照的に、BMSCと共培養されたNSCは、ベースラインを超えたMHCクラスII分子の発現が観測されず、そのことは移植に有利に働き得る。さらに、共培養から単離されたNSCは、ベースラインを超えてBMSCマーカーCD105を発現せず、共培養からBMSCを効率的に使い尽くしていることを示した。
(NSCs cultured on or in BMSC-CM show a decreased expression level of MHC molecules, but maintain similar phenotypic characteristics as NSCs cultured alone under standard conditions.)
The NSCs grown in Example 3 were analyzed by flow cytometry for the expression of various BMSCs and NSC markers. NSC co-cultured with BMSC is non-BMSC in NSC medium supplemented with exogenous LIF, except that NSC co-cultured with BMSC does not show detectable expression of MHC class II molecules Maintain the same phenotypic characteristics (eg, CD56 and CD133 positive and CD105 negative) as NSC cultured in (FIG. 16). When exogenous LIF was added to NSC medium, it was observed that MHC class II molecules were induced by NSC. In contrast, NSCs co-cultured with BMSCs have no observed expression of MHC class II molecules beyond baseline, which can favor transplantation. Furthermore, NSCs isolated from co-culture did not express BMSC marker CD105 beyond baseline, indicating that BMSCs were efficiently used up from co-culture.

同様に、BMSC-CMで培養されたNSCは、ベースライン値のMHCクラスII及び、MHCクラスIの減少を示すことを除いて、標準NSC培地+LIFで培養されたNSCと同様の表現型特性を維持している(図17)。4グループのNSCについて、CD133、MHCクラスII分子、MHCクラスI分子、及びCD56の発現をFACS分析した(図17)。当該結果は、外因性LIFの存在下で培養されたNSCは、MHCクラスII分子を発現したという以前の観察を裏付け、またMHCクラスI分子のメジアン蛍光の増加を示した。しかしながら、BMSC-CMで増殖したNSCは、MHCクラスII分子の発現は見られず、MHCクラスI分子発現のレベルは低かった。CD133の発現もすべてのケースで同じであった。すべての細胞について、発現CD56のテストがされたが、外因性LIF存在下で培養された細胞は、CD56のメジアン蛍光の減少を示した。   Similarly, NSCs cultured in BMSC-CM have the same phenotypic characteristics as NSCs cultured in standard NSC medium + LIF, except that baseline values show a decrease in MHC class II and MHC class I (Fig. 17). Four groups of NSCs were FACS analyzed for expression of CD133, MHC class II molecules, MHC class I molecules, and CD56 (FIG. 17). The results confirmed previous observations that NSCs cultured in the presence of exogenous LIF expressed MHC class II molecules and also showed increased median fluorescence of MHC class I molecules. However, NSCs grown on BMSC-CM showed no expression of MHC class II molecules, and the level of MHC class I molecule expression was low. CD133 expression was also the same in all cases. All cells were tested for expressed CD56, but cells cultured in the presence of exogenous LIF showed a decrease in CD56 median fluorescence.

(BMSC上で増殖したNSCのMHCクラスI及びクラスII発現の制御)
共培養されたNSCによるMHCクラスIとクラス11分子の両発現を評価するために、追加実験が行われた。NSCは胎児脳から単離され、NSC培地(THD-WB-015,P13)中で13の継代に培養された。次に、NSCは12日間、1日おきに培地を交換し、以下の4条件で培養された:
1.コーティングされたT25フラスコ内の完全NSC培地中、単独NSC62,500個。
2.コーティングされたT25フラスコ内の完全NSC培地+LIF中、単独NSC62,500個。
3.250,000個のBMSC(ドナー-012)支持細胞層表面で完全NSC培地中、NSC62,500個。
4.250,000個のBMSC(ドナー-016)支持細胞層表面で完全NSC培地中、NSC。
(Control of MHC class I and class II expression of NSCs grown on BMSC)
Additional experiments were performed to evaluate the expression of both MHC class I and class 11 molecules by co-cultured NSCs. NSCs were isolated from fetal brain and cultured for 13 passages in NSC medium (THD-WB-015, P13). Next, NSCs were cultured under the following four conditions for 12 days, changing the medium every other day:
1. 62,500 NSCs alone in complete NSC medium in a coated T25 flask.
2. Single NSC 62,500 in complete NSC medium + LIF in a coated T25 flask.
3. 62,500 NSCs in complete NSC medium on 250,000 BMSC (donor-012) feeder cell surface.
4. NSC in complete NSC medium on 250,000 BMSC (donor-016) feeder cell surface.

12日後、細胞はトリプシン処理によって回収された。細胞は、カウントされ、CD133、CD105、MHCクラスI及びMHCクラスIの発現がフローサイトメトリーにより分析された。共培養の場合、全ての細胞が得られ、光散乱及びCD133発現に基づいて、NSCはゲートされた(gated)。図18は、いろいろな条件の下で培養されたNSCによるMHCクラスI及びクラスII分子の発現を示す(黒=アイソタイプコントロール;グレー=クラスI、又はクラスII)。   After 12 days, cells were harvested by trypsinization. Cells were counted and the expression of CD133, CD105, MHC class I and MHC class I was analyzed by flow cytometry. In the case of co-culture, all cells were obtained and NSCs were gated based on light scattering and CD133 expression. FIG. 18 shows the expression of MHC class I and class II molecules by NSCs cultured under various conditions (black = isotype control; gray = class I or class II).

当該結果は、全てのNSCがMHCクラスIを発現することを示す。しかしながら、外因性LIF不存在下で培養したNSCと比較したときの対数メディアン蛍光強度の増加に表されるように、外因性LIFの存在下でNSCが培養された場合は、細胞におけるMHCクラスIの発現は顕著に増大した。LIFを用いて増殖したNSCと比較すると、共培養されたNSCは、顕著に低いレベルでMHCクラスIを発現した(表4)。   The results indicate that all NSCs express MHC class I. However, when NSCs were cultured in the presence of exogenous LIF, as indicated by the increase in log median fluorescence intensity when compared to NSCs cultured in the absence of exogenous LIF, MHC class I in the cells The expression of was significantly increased. Compared to NSCs grown with LIF, co-cultured NSCs expressed MHC class I at significantly lower levels (Table 4).

Figure 2007520233
Figure 2007520233

NSCは、MHCクラスII分子を構成的に発現しなかった。一方、LIFは、細胞の38%でMHCクラスII分子の発現を誘導した。BMSCと共に培養されたNSCは、LIF不存在下で培養されたNSCと同様、ベースラインレベルを超えてはMHCクラスIIを発現しなかった。   NSC did not constitutively express MHC class II molecules. On the other hand, LIF induced the expression of MHC class II molecules in 38% of the cells. NSCs cultured with BMSC, like NSCs cultured in the absence of LIF, did not express MHC class II beyond baseline levels.

上記結果より、BMSC上でNSCを増殖する利益は、NSCの免疫調節性MHCクラスI、及びII分子の発現を低下、及び/又は抑制し、それらを臨床上の移植にさらに適するようにできることが示される。   From the above results, the benefits of growing NSCs on BMSCs can reduce and / or suppress the expression of NSC immunoregulatory MHC class I and II molecules, making them more suitable for clinical transplantation. Indicated.

全ての特許、特許出願、及び本明細書で引用された刊行物の開示は、全体として、本明細書で資料として使用される。   The disclosures of all patents, patent applications, and publications cited herein are generally used herein as material.

本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく、本発明の方法と構成において、様々な変更と変化が可能であることは、当業者に明らかである。すなわち、本発明は、添付の特許請求の範囲、及びその等価の範囲に含まれる本発明の変更と変化の範囲に及ぶことを意味する。   It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the method and structure of the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. That is, the present invention is intended to cover the scope of modifications and variations of the present invention which fall within the scope of the appended claims and their equivalents.

BMSC培地でのBMSCの増殖を示すグラフである。It is a graph which shows the proliferation of BMSC in a BMSC culture medium. 2Aは外因性のLIFの非存在下において増殖するNSCのニューロスフェアを示す。2B及び2Cは外因性の白血病抑制因子(LIF)存在下においてニューロスフェア状に増殖したNSCを示す。2A shows NSC neurospheres growing in the absence of exogenous LIF. 2B and 2C show NSCs grown in the form of neurospheres in the presence of exogenous leukemia inhibitory factor (LIF). 3A及び3Bは、外因性のLIFの非存在下におけるBMSCとNSCの共培養を示す画像である。3C及び3Dは、外因性のLIFの存在下におけるBMSCとNSCの共培養を示す画像である。3A and 3B are images showing BMSC and NSC co-culture in the absence of exogenous LIF. 3C and 3D are images showing BMSC and NSC co-culture in the presence of exogenous LIF. 4A-4Fは、BMSCと共培養中のNSCによるネスチン及びグリア線維性酸性タンパク質(GFAP)発現を示す、分化前の画像である。4G及び4Hは単独で培養されたBMSCによるネスチンおよびGFAPの非存在を示す。4A-4F are pre-differentiation images showing nestin and glial fibrillary acidic protein (GFAP) expression by NSCs co-cultured with BMSC. 4G and 4H indicate the absence of nestin and GFAP by BMSC cultured alone. BMSC上で増殖したNSCが神経細胞、及び星状膠細胞へ分化する能力を保有することを示す画像である。It is an image which shows that NSC propagated on BMSC possesses the ability to differentiate into a neuron | cell and an astrocyte. 分化後にごく僅かなネスチン発現を示している分化した共培養物のネスチン-GFAP染色を示す画像である。FIG. 5 is an image showing nestin-GFAP staining of a differentiated co-culture showing very little nestin expression after differentiation. 分化したNSCのMAP2-GFAP染色を示す画像である。It is an image showing MAP2-GFAP staining of differentiated NSC. 8A及び8Bは、神経マーカーおよび星状膠細胞マーカーのごく僅かな発現を示す分化BMSCのMAP2-GFAP-DAPI染色を示す画像である。8A and 8B are images showing MAP2-GFAP-DAPI staining of differentiated BMSCs that show negligible expression of neuronal and astrocyte markers. 9Aは、BMSC除去後のNSCの表現型を示すFACS解析グラフであり、2%未満の細胞がCD-105(BMSCマーカー)陽性であることを示す。9Bは、BMSC除去後のNSCの表現型を示すFACS解析グラフであり、90%を超える細胞がCD133陽性であることを示す。9A is a FACS analysis graph showing the phenotype of NSC after removal of BMSC, indicating that less than 2% of cells are CD-105 (BMSC marker) positive. 9B is a FACS analysis graph showing the NSC phenotype after removal of BMSC, indicating that more than 90% of the cells are CD133 positive. 10Aは、BMSCによるネスチン非存在下発現を示すFACS解析グラフである。10Bは、BMSC支持細胞を用いた共培養から単離されたNSCによるネスチン発現を示すFACS解析グラフである。10A is a FACS analysis graph showing expression in the absence of nestin by BMSC. FIG. 10B is a FACS analysis graph showing nestin expression by NSCs isolated from co-culture using BMSC feeder cells. BMSC上で増殖するNSCがニューロンおよび星状膠細胞に分化する多能性を保有していることを示す画像である。It is an image showing that NSCs proliferating on BMSC possess pluripotency to differentiate into neurons and astrocytes. BMSCの存在下あるいは非存在下におけるトランスウェル(登録商標)中のNSCの増殖を示すグラフである。It is a graph which shows the proliferation of NSC in Transwell (trademark) in the presence or absence of BMSC. 13Aは、トランスウェル(商標)中のBMSCの存在下、コーティングしていないプレート上で増殖したNSCを示す画像である。13Bは、トランスウェル(商標)中のBMSCの非存在下において、コーティングしていないプレート上で増殖したNSCを示す画像である。13A is an image showing NSC grown on an uncoated plate in the presence of BMSC in Transwell ™. 13B is an image showing NSC grown on an uncoated plate in the absence of BMSC in Transwell ™. 14Aは、骨髄ストローマ細胞調整培地(BMSC-CM)を用いて培養されたNSCを示す画像である。14Bは、骨髄ストローマ細胞調整培地(BMSC-CM)を用いて培養されたNSCを示す画像である。14Cは、外因性LIFの存在下においてNSC培地で培養されたNSCを示す画像である。14Dは、外因性LIFの非存在下においてNSC培地で培養されたNSCを示す画像である。14A is an image showing NSC cultured using bone marrow stromal cell conditioned medium (BMSC-CM). 14B is an image showing NSC cultured using bone marrow stromal cell conditioned medium (BMSC-CM). 14C is an image showing NSC cultured in NSC medium in the presence of exogenous LIF. 14D is an image showing NSCs cultured in NSC medium in the absence of exogenous LIF. NSCの増殖において、外因性LIFを有する又は有さない標準NSC培地と比較したBMSC-CMの効果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the effect of BMSC-CM compared to standard NSC medium with or without exogenous LIF on NSC growth. 16Aは、異なる二人のドナーのBMSCを用いた共培養から分離されたNSCの表現型プロファイルを示すFACS解析グラフである。16Bは、異なる二人のドナーのBMSCを用いた共培養から分離されたNSCの表現型プロファイルを示すFACS解析グラフである。16Cは、BMSCを有さないNSC培地で培養したNSCの表現型プロファイルを示すグラフである。16Dは、外因性LIFを有するNSC培地で培養したNSCの表現型プロファイルを示すグラフである。16A is a FACS analysis graph showing the phenotypic profile of NSCs isolated from co-cultures using BMSCs from two different donors. 16B is a FACS analysis graph showing the phenotypic profile of NSCs isolated from co-cultures using BMSCs from two different donors. 16C is a graph showing the phenotype profile of NSCs cultured in NSC medium without BMSC. 16D is a graph showing the phenotypic profile of NSCs cultured in NSC medium with exogenous LIF. 17Aは、外因性LIFの存在下および非存在下のNSC培地で培養したNSCの表現型、並びに増殖因子存在下および非存在下のBMSC-CMで培養したNSCの表現型を示すFACS解析グラフであり、CD56のプロファイルを示す。17Bは、外因性LIFの存在下および非存在下のNSC培地で培養したNSCの表現型、並びに増殖因子存在下および非存在下のBMSC-CMで培養したNSCの表現型を示すFACS解析グラフであり、CD133のプロファイルを示す。17Cは、外因性LIFの存在下および非存在下のNSC培地で培養したNSCの表現型、並びに増殖因子存在下および非存在下のBMSC-CMで培養したNSCの表現型を示すFACS解析グラフであり、MHCクラスII分子のプロファイルを示す。17Dは、外因性LIFの存在下および非存在下のNSC培地で培養したNSCの表現型、並びに増殖因子存在下および非存在下のBMSC-CMで培養したNSCの表現型を示すFACS解析グラフであり、MHCクラスI分子のプロファイルを示す。17A is a FACS analysis graph showing the phenotype of NSCs cultured in NSC medium in the presence and absence of exogenous LIF, and NSCs cultured in BMSC-CM in the presence and absence of growth factors. Yes, CD56 profile. 17B is a FACS analysis graph showing the phenotype of NSCs cultured in NSC medium in the presence and absence of exogenous LIF, and NSCs cultured in BMSC-CM in the presence and absence of growth factors. Yes, showing the profile of CD133. 17C is a FACS analysis graph showing the phenotypes of NSCs cultured in NSC medium in the presence and absence of exogenous LIF, and NSCs cultured in BMSC-CM in the presence and absence of growth factors. Yes, showing the profile of MHC class II molecules. 17D is a FACS analysis graph showing the phenotype of NSC cultured in NSC medium in the presence and absence of exogenous LIF, and NSC cultured in BMSC-CM in the presence and absence of growth factors. Yes, showing the profile of MHC class I molecules. 18Aは、外因性LIFの非存在下においてNSC培地で培養したNSCの表現型を示すFACS解析グラフであり、種々の条件下で培養されたNSCによるMHCクラスIおよびクラスII分子の発現を示す。18Bは、外因性LIFの存在下においてNSC培地で培養したNSCの表現型を示すFACS解析グラフであり、種々の条件下で培養されたNSCによるMHCクラスIおよびクラスII分子の発現を示す。18Cは、完全NSC培地でBMSCと共培養したNSCの表現型を示すFACS解析グラフであり、種々の条件下で培養されたNSCによるMHCクラスIおよびクラスII分子の発現を示す。18Dは、完全NSC培地でBMSCと共培養したNSCの表現型を示すFACS解析グラフであり、種々の条件下で培養されたNSCによるMHCクラスIおよびクラスII分子の発現を示す。18A is a FACS analysis graph showing the phenotype of NSCs cultured in NSC medium in the absence of exogenous LIF, showing the expression of MHC class I and class II molecules by NSCs cultured under various conditions. 18B is a FACS analysis graph showing the phenotype of NSCs cultured in NSC medium in the presence of exogenous LIF, showing the expression of MHC class I and class II molecules by NSCs cultured under various conditions. 18C is a FACS analysis graph showing the phenotype of NSC co-cultured with BMSC in complete NSC medium and shows the expression of MHC class I and class II molecules by NSCs cultured under various conditions. 18D is a FACS analysis graph showing the phenotype of NSC co-cultured with BMSC in complete NSC medium, showing the expression of MHC class I and class II molecules by NSCs cultured under various conditions.

Claims (43)

(a)単離された骨髄ストローマ細胞(BMSC)、及び(b)神経幹細胞(NSC)増殖培地と前記BMSCによって分泌された因子を含むケミカリー・ディファインド培地を含む組成物。   A composition comprising (a) an isolated bone marrow stromal cell (BMSC), and (b) a chemically defined medium containing a neural stem cell (NSC) growth medium and a factor secreted by the BMSC. 前記培地が、外因性白血病抑制因子(LIF)を含まない請求項1記載の組成物。   The composition of claim 1, wherein the medium does not contain exogenous leukemia inhibitory factor (LIF). 前記因子が、増殖因子、栄養因子、及びサイトカインから成る群から選ばれる請求項1の組成物。   The composition of claim 1, wherein said factor is selected from the group consisting of growth factors, nutritional factors, and cytokines. 前記因子が、LIF、脳由来神経栄養因子(BDNF)、上皮増殖因子受容体(EGF)、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、FGF-6、グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)、顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)、肝細胞増殖因子(HGF)、IFN-γ、インスリン様増殖因子結合タンパク質(IGFBP-2)、IGFBP-6、IL-1ra、IL-6、IL-8、単球走化性タンパク質(MCP-1)、単核性食細胞コロニー刺激因子(M-CSF)、神経栄養因子(NT3)、組織性メタロプロテアーゼ阻害剤(TIMP-1)、TIMP-2、腫瘍壊死因子(TNF-β)、血管内皮増殖因子(VEGF)、VEGF-D、ウロキナーゼ・プラスミノーゲン活性化因子受容体(uPAR)、骨形成タンパク質4(BMP4)、IL1-a、IL-3、レプチン、幹細胞因子(SCF)、ストローマ細胞由来因子-1(SDF-1)、血小板由来増殖因子-BB(PDGFBB)、腫瘍細胞増殖因子ベータ(TGFβ-1)、及びTGFβ-3から成る群から選ばれる請求項1の組成物。   The factors include LIF, brain-derived neurotrophic factor (BDNF), epidermal growth factor receptor (EGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), FGF-6, glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF), granule Sphere colony stimulating factor (GCSF), hepatocyte growth factor (HGF), IFN-γ, insulin-like growth factor binding protein (IGFBP-2), IGFBP-6, IL-1ra, IL-6, IL-8, monocytes Chemotaxis protein (MCP-1), mononuclear phagocyte colony stimulating factor (M-CSF), neurotrophic factor (NT3), tissue metalloprotease inhibitor (TIMP-1), TIMP-2, tumor necrosis factor (TNF-β), vascular endothelial growth factor (VEGF), VEGF-D, urokinase plasminogen activator receptor (uPAR), bone morphogenetic protein 4 (BMP4), IL1-a, IL-3, leptin, Claim selected from the group consisting of stem cell factor (SCF), stromal cell derived factor-1 (SDF-1), platelet derived growth factor-BB (PDGFBB), tumor cell growth factor beta (TGFβ-1), and TGFβ-3 Item 2. The composition of Item 1. さらに単離されたNSCを含む請求項1の組成物。   The composition of claim 1 further comprising isolated NSC. 前記NSCが、前記BMSCと物理的に接触している請求項5の組成物。   6. The composition of claim 5, wherein the NSC is in physical contact with the BMSC. 前記NSCが、前記BMSCと物理的に接触していない請求項5の組成物。   6. The composition of claim 5, wherein the NSC is not in physical contact with the BMSC. 前記NSCが、ヒトの中枢神経系由来である請求項5の組成物。   6. The composition of claim 5, wherein the NSC is derived from the human central nervous system. 前記BMSCが、ヒト由来である請求項1の組成物。   The composition of claim 1, wherein the BMSC is derived from a human. 前記NSCに外因性の遺伝物質が導入されている請求項5の組成物。   6. The composition of claim 5, wherein exogenous genetic material has been introduced into the NSC. 前記BMSCに外因性の遺伝物質が導入されている請求項1の組成物。   The composition of claim 1, wherein exogenous genetic material is introduced into the BMSC. 神経幹細胞(NSC)増殖培地と単離されたBMSCによって分泌された因子を含むケミカリー・ディファインド培地を含む骨髄間質性細胞調整培地(BMSC-CM)。   Bone marrow stromal cell conditioned medium (BMSC-CM) containing neural stem cell (NSC) growth medium and a chemically defined medium containing factors secreted by isolated BMSCs. 前記BMSC-CMが、外因性LIFを含まない請求項12のBMSC-CM。   The BMSC-CM of claim 12, wherein the BMSC-CM does not contain exogenous LIF. 前記因子が、増殖因子、栄養因子、及びサイトカインからなる群から選ばれる請求項12のBMSC-CM。   The BMSC-CM of claim 12, wherein the factor is selected from the group consisting of a growth factor, a trophic factor, and a cytokine. 前記因子が、LIF、脳由来神経栄養因子(BDNF)、上皮増殖因子受容体(EGF)、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、FGF-6、グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)、顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)、肝細胞増殖因子(HGF)、IFN-γ、インスリン様増殖因子結合タンパク質(IGFBP-2)、IGFBP-6、IL-1ra、IL-6、IL-8、単球走化性タンパク質(MCP-1)、単核性食細胞コロニー刺激因子(M-CSF)、神経栄養因子(NT3)、組織性メタロプロテアーゼ阻害剤(TIMP-1)、TIMP-2、腫瘍壊死因子(TNF-β)、血管内皮増殖因子(VEGF)、VEGF-D、ウロキナーゼ・プラスミノーゲン活性化因子受容体(uPAR)、骨形成タンパク質4(BMP4)、IL1-a、IL-3、レプチン、幹細胞因子(SCF)、ストローマ細胞由来因子-1(SDF-1)、血小板由来増殖因子-BB(PDGFBB)、腫瘍細胞増殖因子ベータ(TGFβ-1)、及びTGFβ-3から成る群から選ばれる請求項12のBMSC-CM。   The factors include LIF, brain-derived neurotrophic factor (BDNF), epidermal growth factor receptor (EGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), FGF-6, glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF), granule Sphere colony stimulating factor (GCSF), hepatocyte growth factor (HGF), IFN-γ, insulin-like growth factor binding protein (IGFBP-2), IGFBP-6, IL-1ra, IL-6, IL-8, monocytes Chemotaxis protein (MCP-1), mononuclear phagocyte colony stimulating factor (M-CSF), neurotrophic factor (NT3), tissue metalloprotease inhibitor (TIMP-1), TIMP-2, tumor necrosis factor (TNF-β), vascular endothelial growth factor (VEGF), VEGF-D, urokinase plasminogen activator receptor (uPAR), bone morphogenetic protein 4 (BMP4), IL1-a, IL-3, leptin, Claim selected from the group consisting of stem cell factor (SCF), stromal cell derived factor-1 (SDF-1), platelet derived growth factor-BB (PDGFBB), tumor cell growth factor beta (TGFβ-1), and TGFβ-3 Item 12 BMSC-CM. 単離されたNSCにおける主要組織適合性複合体(MHC)分子の発現を調節する方法であって、単離されたBMSC及び単離されたNSCを含む細胞の共培養を含む方法。   A method of modulating the expression of a major histocompatibility complex (MHC) molecule in an isolated NSC, comprising co-culture of cells comprising the isolated BMSC and the isolated NSC. 前記細胞が、外因性LIF非存在下で共培養される請求項16の方法。   17. The method of claim 16, wherein the cells are co-cultured in the absence of exogenous LIF. 前記NSCが、前記BMSCと物理的に接触している請求項16の方法。   The method of claim 16, wherein the NSC is in physical contact with the BMSC. 前記NSCが、前記BMSCと物理的に接触していない請求項16の方法。   The method of claim 16, wherein the NSC is not in physical contact with the BMSC. 前記NSCが、ヒトの中枢神経系由来である請求項16の方法。   17. The method of claim 16, wherein the NSC is derived from a human central nervous system. 前記BMSCが、ヒト由来である請求項16の方法。   17. The method of claim 16, wherein the BMSC is derived from a human. 前記NSCに外因性の遺伝物質が導入されている請求項16の方法。   17. The method of claim 16, wherein exogenous genetic material has been introduced into the NSC. 前記BMSCに外因性の遺伝物質が導入されている請求項16の方法。   17. The method of claim 16, wherein exogenous genetic material has been introduced into the BMSC. 単離されたNSCにおけるMHC分子の発現を調節する方法であって、骨髄間質性細胞調整培地(BMSC-CM)を使用する前記NSCの培養を含み、前記BMSC-CMが、NSC増殖培地と前記BMSCによって分泌された因子を含む方法。   A method for regulating the expression of MHC molecules in isolated NSCs, comprising culturing the NSCs using bone marrow stromal cell conditioned medium (BMSC-CM), wherein the BMSC-CM comprises an NSC growth medium and A method comprising a factor secreted by said BMSC. 前記BMSC-CMが、外因性LIFを含まない請求項24の方法。   25. The method of claim 24, wherein the BMSC-CM does not include exogenous LIF. 前記BMSC-CMに、BMSCが本質的に存在しない請求項24の方法。   25. The method of claim 24, wherein the BMSC-CM is essentially free of BMSC. 前記因子が、増殖因子、栄養因子、およびサイトカインからなる群から選ばれる請求項24の方法。   25. The method of claim 24, wherein the factor is selected from the group consisting of growth factors, trophic factors, and cytokines. 前記因子が、LIF、脳由来神経栄養因子(BDNF)、上皮増殖因子受容体(EGF)、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、FGF-6、グリア細胞由来神経栄養因子(GDNF)、顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)、肝細胞増殖因子(HGF)、IFN-γ、インスリン様増殖因子結合タンパク質(IGFBP-2)、IGFBP-6、IL-1ra、IL-6、IL-8、単球走化性タンパク質(MCP-1)、単核性食細胞コロニー刺激因子(M-CSF)、神経栄養因子(NT3)、組織性メタロプロテアーゼ阻害剤(TIMP-1)、TIMP-2、腫瘍壊死因子(TNF-β)、血管内皮増殖因子(VEGF)、VEGF-D、ウロキナーゼ・プラスミノーゲン活性化因子受容体(uPAR)、骨形成タンパク質4(BMP4)、IL1-a、IL-3、レプチン、幹細胞因子(SCF)、ストローマ細胞由来因子-1(SDF-1)、血小板由来増殖因子-BB(PDGFBB)、腫瘍細胞増殖因子ベータ(TGFβ-1)、及びTGFβ-3から成る群から選ばれる請求項24の方法。   The factors include LIF, brain-derived neurotrophic factor (BDNF), epidermal growth factor receptor (EGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), FGF-6, glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF), granule Sphere colony stimulating factor (GCSF), hepatocyte growth factor (HGF), IFN-γ, insulin-like growth factor binding protein (IGFBP-2), IGFBP-6, IL-1ra, IL-6, IL-8, monocytes Chemotaxis protein (MCP-1), mononuclear phagocyte colony stimulating factor (M-CSF), neurotrophic factor (NT3), tissue metalloprotease inhibitor (TIMP-1), TIMP-2, tumor necrosis factor (TNF-β), vascular endothelial growth factor (VEGF), VEGF-D, urokinase plasminogen activator receptor (uPAR), bone morphogenetic protein 4 (BMP4), IL1-a, IL-3, leptin, Claim selected from the group consisting of stem cell factor (SCF), stromal cell derived factor-1 (SDF-1), platelet derived growth factor-BB (PDGFBB), tumor cell growth factor beta (TGFβ-1), and TGFβ-3 Item 24. The method according to Item 24. 前記NSCが、ヒトの中枢神経系由来である請求項24の方法。   25. The method of claim 24, wherein the NSC is derived from a human central nervous system. 前記NSCに外因性の遺伝物質が導入されている請求項24の方法。   25. The method of claim 24, wherein exogenous genetic material has been introduced into the NSC. 単離されたBMSCと単離されたNSCの細胞の共培養方法により作製された単離NSC。   An isolated NSC produced by a co-culture method of isolated BMSC and isolated NSC cells. 前記NSCのMHCクラスI分子の発現が低下している請求項31の単離NSC。   32. The isolated NSC of claim 31, wherein expression of said NSC MHC class I molecule is reduced. 前記NSCのMHCクラスII分子がベースラインレベルを示す請求項31の単離NSC。   32. The isolated NSC of claim 31, wherein said NSC MHC class II molecule exhibits a baseline level. 前記NSCが、ヒトの中枢神経系由来である請求項31の単離NSC。   32. The isolated NSC of claim 31, wherein said NSC is derived from the human central nervous system. 前記NSCに外因性の遺伝物質が導入されている請求項31の単離NSC。   32. The isolated NSC of claim 31, wherein exogenous genetic material has been introduced into the NSC. 単離NSCをBMSC-CMで培養することにより作製された単離NSCであって、前記BMSC-CMが、NSC増殖培地と単離されたBMSCによって分泌された因子を含むケミカリー・ディファインド培地を含んでいる単離NSC。   An isolated NSC produced by culturing an isolated NSC with BMSC-CM, wherein the BMSC-CM is a chemically defined medium containing an NSC growth medium and a factor secreted by the isolated BMSC. Contains isolated NSC. 前記NSCのMHCクラスI分子の発現が低下している請求項36の単離NSC。   37. The isolated NSC of claim 36, wherein expression of said NSC MHC class I molecule is reduced. 前記NSCのMHCクラスII分子がベースラインレベルを示す請求項36の単離NSC。   37. The isolated NSC of claim 36, wherein said NSC MHC class II molecule exhibits a baseline level. 前記NSCが、ヒトの中枢神経系由来である請求項36の単離NSC。   37. The isolated NSC of claim 36, wherein said NSC is derived from the human central nervous system. 前記NSCに外因性の遺伝物質が導入されている請求項36の単離NSC。   37. The isolated NSC of claim 36, wherein exogenous genetic material has been introduced into the NSC. (a)単離NSC
(b)単離BMSC
(c)前記単離BMSCから分泌された因子を含むNSC増殖培地、及び
(d)前記NSC及び前記BMSCが、相互に物理的に接触した状態になることを防ぐための手段
を含む神経細胞の培養装置。
(a) Isolated NSC
(b) Isolated BMSC
(c) an NSC growth medium containing factors secreted from the isolated BMSC, and
(d) A nerve cell culturing apparatus including means for preventing the NSC and the BMSC from coming into physical contact with each other.
さらに、前記NSC及び前記BMSCが相互に物理的に接触した状態になることを防ぐためのフィルター又は膜を備える請求項41の装置。   42. The apparatus of claim 41, further comprising a filter or membrane to prevent the NSC and the BMSC from being in physical contact with each other. 前記フィルター又は膜が、前記BMSCから分泌された因子が前記フィルター又は膜を透過することを可能とする細孔を有する請求項42の装置。   43. The device of claim 42, wherein the filter or membrane has pores that allow factors secreted from the BMSC to permeate the filter or membrane.
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